Riesgos y Medidas Preventivas en Instalaciones Eléctricas

Los numerosos componentes que componen las instalaciones eléctricas presentan diversos grados de robustez. Sin embargo, independientemente de su fragilidad inherente, todos deben funcionar de manera confiable en condiciones rigurosas. Desafortunadamente, incluso en las mejores circunstancias, los equipos eléctricos están sujetos a fallas que pueden provocar lesiones humanas o daños materiales.

La operación segura de las instalaciones eléctricas es el resultado de un buen diseño inicial, no la mera actualización de los sistemas de seguridad. Esto es un corolario del hecho de que mientras la corriente fluye a la velocidad de la luz, todos los sistemas electromecánicos y electrónicos presentan latencias de reacción, provocadas principalmente por la inercia térmica, la inercia mecánica y las condiciones de mantenimiento. Estas latencias, cualquiera que sea su origen, son lo suficientemente largas como para permitir que los seres humanos resulten heridos y los equipos dañados (Lee, Capelli-Schellpfeffer y Kelly 1994; Lee, Cravalho y Burke 1992; Kane y Sternheim 1978).

Es esencial que el equipo sea instalado y mantenido por personal calificado. Cabe destacar que las medidas técnicas son necesarias tanto para garantizar el funcionamiento seguro de las instalaciones como para proteger a las personas y los equipos.

Introducción a los riesgos eléctricos

El funcionamiento adecuado de las instalaciones eléctricas requiere que la maquinaria, el equipo y los circuitos y líneas eléctricos estén protegidos de los peligros causados ​​tanto por factores internos (es decir, que surgen dentro de la instalación) como externos (Andreoni y Castagna 1983).

Las causas internas incluyen:

• sobretensiones

• Corto circuitos

• modificación de la forma de onda de la corriente

• inducción

• interferencia

• sobrecorrientes

• corrosión, lo que provoca fugas de corriente eléctrica a tierra

• Calentamiento de materiales conductores y aislantes, lo que puede provocar quemaduras al operador, emisiones de gases tóxicos, incendios de componentes y, en atmósferas inflamables, explosiones.

• fugas de fluidos aislantes, como aceite

• generación de hidrógeno u otros gases que puedan dar lugar a la formación de mezclas explosivas.

Cada combinación peligro-equipo requiere medidas de protección específicas, algunas de las cuales son obligatorias por ley o reglamentos técnicos internos. Los fabricantes tienen la responsabilidad de conocer las estrategias técnicas específicas capaces de reducir los riesgos.

Las causas externas incluyen:

• factores mecánicos (caídas, golpes, vibraciones)

• factores físicos y químicos (radiaciones naturales o artificiales, temperaturas extremas, aceites, líquidos corrosivos, humedad)

• viento, hielo, rayo

• vegetación (árboles y raíces, tanto secas como húmedas)

• animales (tanto en entornos urbanos como rurales); estos pueden dañar el aislamiento de la línea de alimentación y, por lo tanto, provocar cortocircuitos o falsos contactos.

y por último pero no menos importante,

• adultos y niños descuidados, imprudentes o ignorantes de los riesgos y procedimientos operativos.

Otras causas externas incluyen la interferencia electromagnética de fuentes como líneas de alta tensión, receptores de radio, máquinas de soldar (capaces de generar sobretensiones transitorias) y solenoides.

Las causas de problemas más frecuentes surgen del mal funcionamiento o no estándar:

• equipos de protección mecánica, térmica o química
• sistemas de ventilación, sistemas de enfriamiento de máquinas, equipos, líneas o circuitos
• coordinación de aisladores utilizados en diferentes partes de la planta
• coordinación de fusibles y disyuntores automáticos.

Un solo fusible o disyuntor automático es incapaz de proporcionar una protección adecuada contra sobrecorriente en dos circuitos diferentes. Los fusibles o los interruptores automáticos pueden brindar protección contra fallas de fase-neutro, pero la protección contra fallas de fase-tierra requiere interruptores automáticos de corriente residual.

• uso de relés de tensión y descargadores para coordinar los sistemas de protección
• sensores y componentes mecánicos o eléctricos de los sistemas de protección de la instalación
• Separación de circuitos a diferentes voltajes (se deben mantener espacios de aire adecuados entre los conductores; las conexiones deben estar aisladas; los transformadores deben estar equipados con pantallas conectadas a tierra y protección adecuada contra sobretensiones, y tener bobinas primarias y secundarias completamente separadas)
• códigos de color u otras disposiciones adecuadas para evitar la identificación errónea de cables
• confundir la fase activa con un conductor neutro provoca la electrificación de los componentes metálicos externos del equipo
• equipo de protección contra interferencias electromagnéticas.

Estos son particularmente importantes para la instrumentación y las líneas utilizadas para la transmisión de datos o el intercambio de señales de protección y/o control. Se deben mantener espacios adecuados entre las líneas, o se deben usar filtros y protectores. Los cables de fibra óptica se utilizan a veces para los casos más críticos.

El riesgo asociado con las instalaciones eléctricas aumenta cuando el equipo está sujeto a condiciones de operación severas, más comúnmente como resultado de peligros eléctricos en ambientes húmedos o mojados.

Las delgadas capas conductoras de líquido que se forman sobre superficies metálicas y aislantes en ambientes húmedos o mojados crean vías de corriente nuevas, irregulares y peligrosas. La infiltración de agua reduce la eficiencia del aislamiento y, si el agua penetra en el aislamiento, puede provocar fugas de corriente y cortocircuitos. Estos efectos no solo dañan las instalaciones eléctricas sino que aumentan considerablemente los riesgos para las personas. Este hecho justifica la necesidad de normas especiales para el trabajo en ambientes hostiles como sitios al aire libre, instalaciones agrícolas, sitios de construcción, baños, minas y bodegas, y algunos entornos industriales.

Se encuentran disponibles equipos que brindan protección contra la lluvia, las salpicaduras laterales o la inmersión total. Idealmente, el equipo debe estar cerrado, aislado y resistente a la corrosión. Los recintos metálicos deben estar conectados a tierra. El mecanismo de falla en estos ambientes húmedos es el mismo que se observa en atmósferas húmedas, pero los efectos pueden ser más severos.

Riesgos eléctricos en atmósferas polvorientas

Los polvos finos que ingresan a las máquinas y equipos eléctricos causan abrasión, particularmente de las partes móviles. Los polvos conductores también pueden causar cortocircuitos, mientras que los polvos aislantes pueden interrumpir el flujo de corriente y aumentar la resistencia de contacto. Las acumulaciones de polvo fino o grueso alrededor de las cajas de los equipos son depósitos potenciales de humedad y agua. El polvo seco es un aislante térmico, reduce la dispersión del calor y aumenta la temperatura local; esto puede dañar los circuitos eléctricos y provocar incendios o explosiones.

Los sistemas a prueba de agua y explosión deben instalarse en sitios industriales o agrícolas donde se llevan a cabo procesos polvorientos.

Peligros eléctricos en atmósferas explosivas o en sitios que contienen materiales explosivos

Las explosiones, incluidas las de atmósferas que contengan gases y polvos explosivos, pueden desencadenarse abriendo y cerrando circuitos eléctricos vivos, o por cualquier otro proceso transitorio capaz de generar chispas de suficiente energía.

Este peligro está presente en sitios como:

• minas y sitios subterráneos donde se pueden acumular gases, especialmente metano
• industrias químicas
• cuartos de almacenamiento de baterías de plomo, donde se puede acumular hidrógeno
• la industria alimentaria, donde se pueden generar polvos orgánicos naturales
• la industria de materiales sintéticos
• metalurgia, especialmente la relacionada con el aluminio y el magnesio.

Cuando este peligro esté presente, se debe minimizar la cantidad de circuitos y equipos eléctricos, por ejemplo, eliminando motores y transformadores eléctricos o reemplazándolos con equipos neumáticos. El equipo eléctrico que no se pueda quitar debe estar encerrado, para evitar cualquier contacto de gases y polvos inflamables con chispas, y se debe mantener una atmósfera de gas inerte a presión positiva dentro del recinto. Se deben utilizar recintos a prueba de explosiones y cables eléctricos a prueba de fuego donde exista la posibilidad de explosión. Se ha desarrollado una gama completa de equipos a prueba de explosiones para algunas industrias de alto riesgo (por ejemplo, las industrias petrolera y química).

Debido al alto costo de los equipos a prueba de explosiones, las plantas se dividen comúnmente en zonas de riesgo eléctrico. En este enfoque, se utiliza equipo especial en zonas de alto riesgo, mientras que en otras se acepta una cierta cantidad de riesgo. Se han desarrollado varios criterios específicos de la industria y soluciones técnicas; estos generalmente implican alguna combinación de puesta a tierra, segregación de componentes y la instalación de barreras de zonificación.

Compensación de potencial

Si todos los conductores, incluida la tierra, que se pueden tocar simultáneamente tuvieran el mismo potencial, no habría peligro para los humanos. Los sistemas de enlace equipotencial son un intento de lograr esta condición ideal (Andreoni y Castagna 1983; Lee, Cravalho y Burke 1992).

En la conexión equipotencial, todos los conductores expuestos de equipos eléctricos que no son de transmisión y todos los conductores extraños accesibles en el mismo sitio se conectan a un conductor de protección puesto a tierra. Cabe recordar que, si bien los conductores de los equipos que no son de transmisión están muertos durante el funcionamiento normal, pueden volverse activos después de una falla en el aislamiento. Al disminuir el voltaje de contacto, la conexión equipotencial evita que los componentes metálicos alcancen voltajes que son peligrosos tanto para las personas como para los equipos.

En la práctica, puede resultar necesario conectar la misma máquina a la red de conexión equipotencial en más de un punto. Las áreas de mal contacto, debido, por ejemplo, a la presencia de aislantes como lubricantes y pintura, deben identificarse cuidadosamente. Del mismo modo, es una buena práctica conectar todas las tuberías de servicio locales y externas (por ejemplo, agua, gas y calefacción) a la red de conexión equipotencial.

Toma de tierra

En la mayoría de los casos, es necesario minimizar la caída de tensión entre los conductores de la instalación y tierra. Esto se logra conectando los conductores a un conductor de protección puesto a tierra.

Hay dos tipos de conexiones a tierra:

• puestas a tierra funcionales, por ejemplo, poner a tierra el conductor neutro de un sistema trifásico o el punto medio de la bobina secundaria de un transformador
• tierras de protección, por ejemplo, poner a tierra todos los conductores de un equipo. El objeto de este tipo de conexión a tierra es minimizar los voltajes de los conductores al crear un camino preferencial para las corrientes de falla, especialmente aquellas corrientes que probablemente afecten a los humanos.

En condiciones normales de funcionamiento, no fluye corriente a través de las conexiones a tierra. Sin embargo, en caso de activación accidental del circuito, el flujo de corriente a través de la conexión a tierra de baja resistencia es lo suficientemente alto como para derretir el fusible o los conductores sin conexión a tierra.

El voltaje de falla máximo en redes equipotenciales permitido por la mayoría de los estándares es de 50 V para ambientes secos, 25 V para ambientes mojados o húmedos y 12 V para laboratorios médicos y otros ambientes de alto riesgo. Si bien estos valores son solo orientativos, se debe enfatizar la necesidad de asegurar una adecuada puesta a tierra en los lugares de trabajo, espacios públicos y especialmente en las residencias.

La eficiencia de la puesta a tierra depende principalmente de la existencia de corrientes de fuga a tierra elevadas y estables, pero también del adecuado acoplamiento galvánico de la red equipotencial y del diámetro de los conductores que llegan a la red. Debido a la importancia de la fuga a tierra, debe evaluarse con gran precisión.

Las conexiones a tierra deben ser tan confiables como las redes equipotenciales, y su correcto funcionamiento debe verificarse periódicamente.

A medida que aumenta la resistencia de tierra, el potencial tanto del conductor de puesta a tierra como de la tierra alrededor del conductor se aproxima al del circuito eléctrico; en el caso de la tierra alrededor del conductor, el potencial generado es inversamente proporcional a la distancia del conductor. Para evitar tensiones de paso peligrosas, los conductores de tierra deben estar debidamente blindados y enterrados a profundidades adecuadas.

Como alternativa a la puesta a tierra de los equipos, las normas permiten el uso de equipos con doble aislamiento. Este equipo, recomendado para uso en entornos residenciales, minimiza la posibilidad de fallas en el aislamiento al proporcionar dos sistemas de aislamiento separados. No se puede confiar en el equipo con doble aislamiento para proteger adecuadamente contra fallas de interfaz, como las asociadas con enchufes sueltos pero activos, ya que los estándares de enchufes y tomas de pared de algunos países no abordan el uso de tales enchufes.

Rompedores de circuito

El método más seguro para reducir los peligros eléctricos para las personas y los equipos es minimizar la duración de la corriente de falla y el aumento de voltaje, idealmente antes de que la energía eléctrica haya comenzado a aumentar. Los sistemas de protección en equipos eléctricos suelen incorporar tres relés: un relé de corriente residual para proteger contra fallas a tierra, un relé magnético y un relé térmico para proteger contra sobrecargas y cortocircuitos.

En los interruptores automáticos de corriente residual, los conductores del circuito están enrollados alrededor de un anillo que detecta la suma vectorial de las corrientes que entran y salen del equipo a proteger. La suma vectorial es igual a cero durante el funcionamiento normal, pero es igual a la corriente de fuga en caso de falla. Cuando la corriente de fuga alcanza el umbral del interruptor, el interruptor se dispara. Los interruptores automáticos de corriente residual pueden dispararse con corrientes de hasta 30 mA, con latencias de hasta 30 ms.

La corriente máxima que un conductor puede transportar con seguridad es una función de su área de sección transversal, aislamiento e instalación. Se producirá sobrecalentamiento si se excede la carga máxima segura o si se limita la disipación de calor. Los dispositivos de sobrecorriente, como fusibles y disyuntores magnetotérmicos, interrumpen automáticamente el circuito si se produce un flujo de corriente excesivo, fallas a tierra, sobrecarga o cortocircuitos. Los dispositivos de sobrecorriente deben interrumpir el flujo de corriente cuando excede la capacidad del conductor.

La selección de equipos de protección capaces de proteger tanto al personal como al equipo es una de las cuestiones más importantes en la gestión de las instalaciones eléctricas y debe tener en cuenta no solo la capacidad de conducción de corriente de los conductores, sino también las características de los circuitos y los equipos conectados a ellos. a ellos.

Se deben utilizar fusibles o disyuntores especiales de alta capacidad en circuitos que lleven cargas de corriente muy altas.

fusibles

Hay varios tipos de fusibles disponibles, cada uno diseñado para una aplicación específica. El uso de un tipo de fusible incorrecto o de un fusible de capacidad incorrecta puede causar lesiones y dañar el equipo. La fusión excesiva con frecuencia da como resultado un cableado o equipo sobrecalentado, lo que a su vez puede provocar incendios.

Antes de reemplazar los fusibles, bloquee, etiquete y pruebe el circuito para verificar que esté muerto. Las pruebas pueden salvar vidas. A continuación, identifique la causa de cualquier cortocircuito o sobrecarga y reemplace los fusibles quemados con fusibles del mismo tipo y capacidad. Nunca inserte fusibles en un circuito vivo.

Rompedores de circuito

Aunque los interruptores automáticos se han utilizado durante mucho tiempo en circuitos de alta tensión con grandes capacidades de corriente, se utilizan cada vez más en muchos otros tipos de circuitos. Hay muchos tipos disponibles, que ofrecen una opción de inicio inmediato o retardado y operación manual o automática.

Los disyuntores se dividen en dos categorías generales: térmicos y magnéticos.

Los interruptores automáticos térmicos reaccionan únicamente ante un aumento de temperatura. Por lo tanto, las variaciones en la temperatura ambiente del interruptor automático afectarán el punto en el que se dispara el interruptor.

Los interruptores automáticos magnéticos, por otro lado, reaccionan únicamente a la cantidad de corriente que pasa por el circuito. Este tipo de disyuntor es preferible cuando las amplias fluctuaciones de temperatura requieran una sobrevaloración del disyuntor, o cuando el disyuntor se dispare con frecuencia.

En el caso de contacto con líneas que transportan cargas de alta corriente, los circuitos de protección no pueden evitar lesiones personales o daños al equipo, ya que están diseñados solo para proteger las líneas eléctricas y los sistemas del exceso de flujo de corriente causado por fallas.

Debido a la resistencia del contacto con la tierra, la corriente que pasa a través de un objeto que contacta simultáneamente con la línea y con la tierra normalmente será menor que la corriente de disparo. Las corrientes de falla que fluyen a través de los seres humanos pueden reducirse aún más por la resistencia del cuerpo hasta el punto en que no disparan el interruptor y, por lo tanto, son extremadamente peligrosas. Es virtualmente imposible diseñar un sistema de energía que prevenga lesiones o daños a cualquier objeto que falle en las líneas de energía sin dejar de ser un sistema de transmisión de energía útil, ya que los umbrales de disparo para los dispositivos de protección de circuitos relevantes están muy por encima del nivel de riesgo humano.

Normas y reglamentaciones

El marco de normas y reglamentos internacionales se ilustra en la figura 1 (Winckler 1994). Las filas corresponden al alcance geográfico de las normas, ya sea mundial (internacional), continental (regional) o nacional, mientras que las columnas corresponden a los campos de aplicación de las normas. Tanto la IEC como la Organización Internacional de Normalización (ISO) comparten una estructura paraguas, el Grupo Coordinador Conjunto de Presidentes (JPCG); el equivalente europeo es el Grupo Conjunto de Presidentes (JPG).

Figura 1. El marco de las normas y reglamentos internacionales

Cada organismo de normalización celebra reuniones internacionales periódicas. La composición de los diversos órganos refleja el desarrollo de la normalización.

El Comité europeo de normalización electrotécnica (CENELEC) fue creado por los comités de ingeniería eléctrica de los países firmantes del Tratado de Roma de 1957 constitutivo de la Comunidad Económica Europea. A los seis miembros fundadores se unieron posteriormente los miembros de la Asociación Europea de Libre Comercio (AELC), y CENELEC en su forma actual data del 13 de febrero de 1972.

A diferencia de la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC), CENELEC se enfoca en la implementación de estándares internacionales en los países miembros más que en la creación de nuevos estándares. Es particularmente importante recordar que mientras que la adopción de las normas IEC por parte de los países miembros es voluntaria, la adopción de las normas y reglamentos CENELEC es obligatoria en la Unión Europea. Más del 90 % de las normas CENELEC se derivan de las normas IEC y más del 70 % de ellas son idénticas. La influencia de CENELEC también ha atraído el interés de los países de Europa del Este, la mayoría de los cuales se convirtieron en miembros afiliados en 1991.

La Asociación Internacional para Pruebas y Materiales, precursora de la ISO, como se la conoce hoy, fue fundada en 1886 y estuvo activa hasta la Primera Guerra Mundial, después de lo cual dejó de funcionar como asociación internacional. Algunas organizaciones nacionales, como la Sociedad Estadounidense de Pruebas y Materiales (ASTM), sobrevivieron. En 1926, se fundó en Nueva York la International Standards Association (ISA), que estuvo activa hasta la Segunda Guerra Mundial. La ISA fue reemplazada en 1946 por la ISO, que es responsable de todos los campos excepto la ingeniería eléctrica y las telecomunicaciones. Él Comité europeo de normalización (CEN) es el equivalente europeo de ISO y tiene la misma función que CENELEC, aunque solo el 40% de los estándares CEN se derivan de los estándares ISO.

La ola actual de consolidación económica internacional crea la necesidad de bases de datos técnicas comunes en el campo de la normalización. Este proceso está actualmente en curso en varias partes del mundo, y es probable que surjan nuevos organismos de normalización fuera de Europa. CANENA es un organismo regional de normalización creado por los países del Tratado de Libre Comercio de América del Norte (TLCAN) (Canadá, Estados Unidos y México). El cableado de las instalaciones en los EE. UU. se rige por el Código Eléctrico Nacional, ANSI/NFPA 70-1996. Este Código también está en uso en varios otros países de América del Norte y América del Sur. Proporciona requisitos de instalación para instalaciones de cableado de locales más allá del punto de conexión al sistema de servicios públicos eléctricos. Cubre la instalación de conductores y equipos eléctricos dentro o sobre edificios públicos y privados, incluidas casas rodantes, vehículos recreativos y edificios flotantes, corrales de ganado, carnavales, estacionamientos y otros lotes, y subestaciones industriales. No cubre las instalaciones en barcos o embarcaciones que no sean edificios flotantes: parada de trenes, aeronaves o vehículos automotores. El Código Eléctrico Nacional tampoco se aplica a otras áreas que normalmente están reguladas por el Código Nacional de Seguridad Eléctrica, como las instalaciones de equipos de servicios públicos de comunicaciones e instalaciones de servicios públicos eléctricos.

Normas Europeas y Americanas para el Funcionamiento de Instalaciones Eléctricas

La norma europea EN 50110-1, Operación de Instalaciones Eléctricas (1994a) elaborado por CENELEC Task Force 63-3, es el documento básico que se aplica a la operación y actividades de trabajo en, con o cerca de instalaciones eléctricas. La norma establece los requisitos mínimos para todos los países CENELEC; las normas nacionales adicionales se describen en subpartes separadas de la norma (EN 50110-2).

La norma se aplica a las instalaciones diseñadas para la generación, transmisión, conversión, distribución y uso de energía eléctrica, y que operan a niveles de voltaje comúnmente encontrados. Aunque las instalaciones típicas funcionan con voltajes bajos, la norma también se aplica a las instalaciones de muy bajo y alto voltaje. Las instalaciones pueden ser permanentes y fijas (por ejemplo, instalaciones de distribución en fábricas o complejos de oficinas) o móviles.

Los procedimientos seguros de operación y mantenimiento para trabajos en o cerca de instalaciones eléctricas se establecen en la norma. Las actividades laborales aplicables incluyen trabajos no eléctricos, como la construcción cerca de líneas aéreas o cables subterráneos, además de todo tipo de trabajo eléctrico. Ciertas instalaciones eléctricas, como las de a bordo de aviones y barcos, no están sujetas a la norma.

El estándar equivalente en los Estados Unidos es el Código Nacional de Seguridad Eléctrica (NESC), Instituto Nacional Estadounidense de Estándares (1990). El NESC se aplica a las instalaciones y funciones de servicios públicos desde el punto de generación de electricidad y señales de comunicación, a través de la red de transmisión, hasta el punto de entrega a las instalaciones de un cliente. Ciertas instalaciones, incluidas aquellas en minas y barcos, no están sujetas al NESC. Las pautas NESC están diseñadas para garantizar la seguridad de los trabajadores que participan en la instalación, operación o mantenimiento de líneas de suministro eléctrico y de comunicación y equipos asociados. Estas pautas constituyen el estándar mínimo aceptable para la seguridad pública y ocupacional bajo las condiciones especificadas. El código no pretende ser una especificación de diseño ni un manual de instrucciones. Formalmente, el NESC debe considerarse como un código de seguridad nacional aplicable a los Estados Unidos.

Las extensas reglas de las normas europeas y americanas prevén la realización segura de trabajos en instalaciones eléctricas.

El estándar europeo (1994a)

Definiciones

El estándar proporciona definiciones solo para los términos más comunes; más información está disponible en la Comisión Electrotécnica Internacional (1979). Para los efectos de esta norma, instalación eléctrica se refiere a todos los equipos involucrados en la generación, transmisión, conversión, distribución y uso de energía eléctrica. Esto incluye todas las fuentes de energía, incluidas las baterías y los condensadores (ENEL 1994; EDF-GDF 1991).

Principios básicos

Operación segura: El principio básico del trabajo seguro en, con o cerca de una instalación eléctrica es la necesidad de evaluar el riesgo eléctrico antes de comenzar el trabajo.

Personal: Las mejores reglas y procedimientos para trabajar en, con o cerca de instalaciones eléctricas no tienen ningún valor si los trabajadores no las conocen a fondo y no las cumplen estrictamente. Todo el personal involucrado en trabajos en, con o cerca de una instalación eléctrica debe ser instruido en los requisitos de seguridad, reglas de seguridad y políticas de la empresa aplicables a su trabajo. Cuando el trabajo sea largo o complejo, se repetirá esta instrucción. Los trabajadores estarán obligados a cumplir con estos requisitos, reglas e instrucciones.

Organización: Cada instalación eléctrica estará bajo la responsabilidad de la persona designada para el control de la instalación eléctrica. En los casos de empresas en las que participe más de una instalación, es esencial que las personas designadas para el control de cada instalación cooperen entre sí.

Cada actividad de trabajo será responsabilidad de la persona designada en control del trabajo. Cuando el trabajo comprenda subtareas, se designarán personas responsables de la seguridad de cada subtarea, cada una de las cuales reportará al coordinador. Una misma persona puede actuar como persona designada para el control de la obra y como persona designada para el control de la instalación eléctrica.

Comunicación: Esto incluye todos los medios de transmisión de información entre personas, es decir, palabra hablada (incluidos teléfonos, radio y voz), escritura (incluido fax) y medios visuales (incluidos paneles de instrumentos, video, señales y luces).

Se debe dar una notificación formal de toda la información necesaria para la operación segura de la instalación eléctrica, por ejemplo, arreglos de la red, estado de la aparamenta y la posición de los dispositivos de seguridad.

Sitio de trabajo: Se debe proporcionar un espacio de trabajo, acceso e iluminación adecuados en las instalaciones eléctricas en, con o cerca de las cuales se vaya a realizar cualquier trabajo.

Herramientas, equipos y procedimientos: Las herramientas, equipos y procedimientos deberán cumplir con los requisitos de las normas europeas, nacionales e internacionales pertinentes, cuando existan.

Dibujos e informes: Los planos e informes de la instalación deberán estar actualizados y fácilmente disponibles.

Señalización: Cuando la instalación esté en funcionamiento y durante cualquier trabajo, se colocarán carteles adecuados que llamen la atención sobre peligros específicos, según sea necesario.

Estándar de Procedimientos Operativos

Actividades de explotación: Las actividades de operación están diseñadas para cambiar el estado eléctrico de una instalación eléctrica. Hay dos tipos:

• operaciones destinadas a modificar el estado eléctrico de una instalación eléctrica, por ejemplo, para utilizar equipos, conectar, desconectar, poner en marcha o parar una instalación o parte de una instalación para realizar un trabajo. Estas actividades se pueden realizar localmente o por control remoto.
• la desconexión antes o la reconexión después de un trabajo muerto, debe ser realizada por trabajadores calificados o capacitados.

Comprobaciones funcionales: Esto incluye procedimientos de medición, prueba e inspección.

La medición se define como toda la gama de actividades utilizadas para recopilar datos físicos en las instalaciones eléctricas. La medición debe ser realizada por profesionales calificados.

Las pruebas incluyen todas las actividades diseñadas para verificar el funcionamiento o las condiciones eléctricas, mecánicas o térmicas de una instalación eléctrica. Las pruebas deben ser realizadas por trabajadores calificados.

La inspección es la verificación de que una instalación eléctrica cumple con las normas técnicas y de seguridad aplicables especificadas.

Procedimientos de trabajo

General: La persona designada para el control de la instalación eléctrica y la persona designada para el control del trabajo deberán asegurarse de que los trabajadores reciban instrucciones específicas y detalladas antes de comenzar el trabajo y al finalizarlo.

Antes del inicio del trabajo, la persona designada a cargo del trabajo deberá notificar a la persona designada a cargo del control de la instalación eléctrica de la naturaleza, el lugar y las consecuencias para la instalación eléctrica del trabajo previsto. Esta notificación se hará preferentemente por escrito, especialmente cuando la obra sea compleja.

Las actividades de trabajo se pueden dividir en tres categorías: trabajo muerto, trabajo vivo y trabajo en las proximidades de instalaciones vivas. Se han desarrollado medidas diseñadas para proteger contra descargas eléctricas, cortocircuitos y arcos para cada tipo de trabajo.

Inducción: Se deben tomar las siguientes precauciones cuando se trabaje en líneas eléctricas sujetas a corriente inducida:

• puesta a tierra a intervalos apropiados; esto reduce el potencial entre los conductores y la tierra a un nivel seguro
• conexión equipotencial del lugar de trabajo; esto evita que los trabajadores se introduzcan en el bucle de inducción.

Las condiciones climáticas: Cuando se vean relámpagos o se escuchen truenos, no se iniciarán ni continuarán trabajos en instalaciones exteriores o en instalaciones interiores conectadas directamente a líneas aéreas.

muerto-trabajando

Las siguientes prácticas básicas de trabajo asegurarán que las instalaciones eléctricas en el lugar de trabajo permanezcan muertas durante la duración del trabajo. A menos que existan contraindicaciones claras, las prácticas deben aplicarse en el orden indicado.

Desconexión completa: La sección de la instalación en la que se vaya a realizar el trabajo deberá estar aislada de todas las fuentes de suministro de corriente y asegurada contra la reconexión.

Protección contra la reconexión: Todos los dispositivos de corte utilizados para aislar la instalación eléctrica para la obra deberán ser bloqueados, preferentemente mediante bloqueo del mecanismo de operación.

Verificación de que la instalación está muerta: Se debe verificar la ausencia de corriente en todos los polos de la instalación eléctrica en el lugar de trabajo o lo más cerca posible del mismo.

Puesta a tierra y cortocircuito: En todos los sitios de trabajo de alto y algunos de bajo voltaje, todas las partes en las que se va a trabajar deben conectarse a tierra y cortocircuitarse después de haber sido desconectadas. Los sistemas de puesta a tierra y de cortocircuito se conectarán primero a tierra; los componentes que se van a poner a tierra deben conectarse al sistema solo después de haberlo puesto a tierra. En la medida de lo posible, los sistemas de puesta a tierra y de cortocircuito deben ser visibles desde el lugar de trabajo. Las instalaciones de baja y alta tensión tienen sus propios requisitos específicos. En este tipo de instalación, todos los lados de los lugares de trabajo y todos los conductores que ingresen al lugar deben estar conectados a tierra y cortocircuitados.

Protección contra partes vivas adyacentes: Se requieren medidas de protección adicionales si no se pueden desconectar partes de una instalación eléctrica en las proximidades del lugar de trabajo. Los trabajadores no deberán comenzar a trabajar antes de recibir el permiso para hacerlo de la persona designada para el control del trabajo, quien a su vez debe recibir la autorización de la persona designada para el control de la instalación eléctrica. Una vez finalizada la obra, los trabajadores deberán abandonar el lugar de trabajo, almacenar las herramientas y equipos y retirar los sistemas de puesta a tierra y de cortocircuito. La persona designada en control del trabajo deberá entonces notificar a la persona designada en control de la instalación eléctrica que la instalación está disponible para reconexión.

Trabajo en vivo

General: El trabajo en tensión es el trabajo realizado dentro de una zona en la que hay flujo de corriente. En la norma EN 50179 se pueden encontrar orientaciones sobre las dimensiones de la zona de trabajo en tensión. Se deben aplicar medidas de protección diseñadas para evitar descargas eléctricas, arcos y cortocircuitos.

Formación y cualificación: Se establecerán programas de formación específicos para desarrollar y mantener la capacidad de los trabajadores cualificados o formados para realizar trabajos en tensión. Después de completar el programa, los trabajadores recibirán una calificación de calificación y autorización para realizar trabajos en tensión específicos en voltajes específicos.

Mantenimiento de las cualificaciones: La capacidad para realizar trabajos en tensión se mantendrá mediante la práctica o una nueva formación.

Técnicas de trabajo: Actualmente, existen tres técnicas reconocidas, que se distinguen por su aplicabilidad a diferentes tipos de partes vivas y el equipo requerido para prevenir descargas eléctricas, arcos y cortocircuitos:

• trabajo con pértiga
• trabajo con guantes aislantes
• trabajo a mano desnuda.

Cada técnica requiere una preparación, equipos y herramientas diferentes, y la selección de la técnica más adecuada dependerá de las características de la obra en cuestión.

Herramientas y equipo: Se especificarán las características, almacenamiento, mantenimiento, transporte e inspección de las herramientas, equipos y sistemas.

Las condiciones climáticas: Se aplican restricciones al trabajo en vivo en condiciones climáticas adversas, ya que se reducen las propiedades aislantes, la visibilidad y la movilidad del trabajador.

Organización del trabajo: El trabajo deberá estar adecuadamente preparado; la preparación por escrito se presentará por adelantado para el trabajo complejo. La instalación en general, y la sección donde se vayan a realizar los trabajos en particular, se mantendrán en un estado acorde con la preparación requerida. La persona designada en control del trabajo deberá informar a la persona designada en control de la instalación eléctrica de la naturaleza del trabajo, el sitio en la instalación en el que se realizará el trabajo y la duración estimada del trabajo. Antes de que comience el trabajo, se les explicará a los trabajadores la naturaleza del trabajo, las medidas de seguridad pertinentes, el papel de cada trabajador y las herramientas y equipos que se utilizarán.

Existen prácticas específicas para instalaciones de muy bajo voltaje, bajo voltaje y alto voltaje.

Trabajar cerca de piezas bajo tensión

General: El trabajo en las proximidades de partes activas con voltajes nominales superiores a 50 V CA o 120 V CC se realizará solo cuando se hayan aplicado medidas de seguridad para garantizar que las partes activas no se puedan tocar o que no se pueda ingresar a la zona activa. Para este fin se podrán utilizar pantallas, barreras, cerramientos o cubiertas aislantes.

Antes del inicio de los trabajos, la persona designada para el control de los trabajos deberá instruir a los trabajadores, en particular a los que no estén familiarizados con el trabajo en la proximidad de partes vivas, sobre las distancias de seguridad que deben observarse en el lugar de trabajo, las principales prácticas de seguridad a seguir y las necesidad de un comportamiento que asegure la seguridad de todo el equipo de trabajo. Los límites del lugar de trabajo se definirán y marcarán con precisión y se llamará la atención sobre las condiciones de trabajo inusuales. Esta información se repetirá según sea necesario, particularmente después de cambios en las condiciones de trabajo.

Los trabajadores deberán asegurarse de que ninguna parte de su cuerpo ni ningún objeto ingrese a la zona viva. Se debe tener especial cuidado al manipular objetos largos, por ejemplo, herramientas, extremos de cables, tuberías y escaleras.

Protección mediante pantallas, barreras, cerramientos o cubiertas aislantes: La selección e instalación de estos dispositivos de protección deberá garantizar una protección suficiente contra factores de estrés eléctricos y mecánicos predecibles. El equipo deberá ser adecuadamente mantenido y asegurado durante el trabajo.

Mantenimiento

General: El objetivo del mantenimiento es mantener la instalación eléctrica en las condiciones requeridas. El mantenimiento puede ser preventivo (es decir, realizado periódicamente para evitar averías y mantener el equipo en condiciones de funcionamiento) o correctivo (es decir, realizado para reemplazar piezas defectuosas).

El trabajo de mantenimiento se puede dividir en dos categorías de riesgo:

• trabajo que implique el riesgo de descarga eléctrica, donde se deben seguir los procedimientos aplicables al trabajo bajo tensión y al trabajo en las proximidades de partes bajo tensión
• trabajo donde el diseño del equipo permite que se realice algún trabajo de mantenimiento en ausencia de procedimientos completos de trabajo en vivo

Personal: El personal que vaya a realizar el trabajo deberá estar adecuadamente calificado o capacitado y deberá estar provisto de herramientas y dispositivos de medición y prueba apropiados.

Trabajo de reparación: El trabajo de reparación consta de los siguientes pasos: localización de fallas; rectificación de fallas y/o reemplazo de componentes; puesta en servicio del tramo reparado de la instalación. Cada uno de estos pasos puede requerir procedimientos específicos.

Trabajo de reemplazo: En general, la sustitución de fusibles en instalaciones de alta tensión se realizará como trabajo muerto. El reemplazo del fusible debe ser realizado por trabajadores calificados siguiendo los procedimientos de trabajo apropiados. La sustitución de lámparas y piezas removibles como arrancadores se realizará como obra muerta. En las instalaciones de alta tensión, los procedimientos de reparación se aplicarán también a los trabajos de sustitución.

Capacitación del Personal sobre Riesgos Eléctricos

La organización eficaz del trabajo y la formación en seguridad es un elemento clave en el éxito de toda organización, programa de prevención y programa de seguridad y salud en el trabajo. Los trabajadores deben tener la capacitación adecuada para hacer su trabajo de manera segura y eficiente.

La responsabilidad de implementar la capacitación de los empleados recae en la gerencia. La gerencia debe reconocer que los empleados deben desempeñarse a cierto nivel antes de que la organización pueda lograr sus objetivos. Para alcanzar estos niveles se deben establecer políticas de formación de los trabajadores y, por extensión, programas de formación concretos. Los programas deben incluir fases de formación y cualificación.

Los programas de trabajo en vivo deben incluir los siguientes elementos:

Capacitación: En algunos países, los programas y las instalaciones de capacitación deben ser aprobados formalmente por un comité de trabajo en vivo u organismo similar. Los programas se basan principalmente en la experiencia práctica, complementada con instrucción técnica. La formación adopta la forma de trabajos prácticos en instalaciones modelo interiores o exteriores similares a aquellas en las que se va a realizar el trabajo real.

Titulos: Los procedimientos de trabajo en vivo son muy exigentes y es esencial utilizar a la persona adecuada en el lugar correcto. Esto se logra más fácilmente si se dispone de personal calificado con diferentes niveles de habilidad. La persona designada para el control del trabajo debe ser un trabajador calificado. Cuando sea necesaria la supervisión, también debe ser realizada por una persona calificada. Los trabajadores deben trabajar únicamente en instalaciones cuya tensión y complejidad correspondan a su nivel de cualificación o formación. En algunos países, la calificación está regulada por normas nacionales.

Finalmente, los trabajadores deben recibir instrucción y capacitación en técnicas esenciales para salvar vidas. Se remite al lector al capítulo sobre primeros auxilios para obtener más información.

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La química y la física del fuego

El fuego es una manifestación de la combustión incontrolada. Se trata de materiales combustibles que se encuentran a nuestro alrededor en los edificios en los que vivimos, trabajamos y jugamos, así como una amplia gama de gases, líquidos y sólidos que se encuentran en la industria y el comercio. Por lo general, se basan en el carbono y pueden denominarse colectivamente como combustibles en el contexto de esta discusión. A pesar de la gran variedad de estos combustibles tanto en su estado químico como físico, en el fuego comparten características que son comunes a todos ellos. Se encuentran diferencias en la facilidad con la que se puede iniciar el fuego (ignición), la velocidad a la que puede desarrollarse el fuego (propagación de la llama), y la potencia que se puede generar (tasa de liberación de calor), pero a medida que mejora nuestra comprensión de la ciencia del fuego, somos más capaces de cuantificar y predecir el comportamiento del fuego y aplicar nuestro conocimiento a la seguridad contra incendios en general. El propósito de esta sección es revisar algunos de los principios subyacentes y brindar orientación para comprender los procesos de incendio.

Conceptos Básicos

Los materiales combustibles nos rodean por todas partes. Dadas las circunstancias apropiadas, se pueden hacer arder sometiéndolos a un fuente de ignición que es capaz de iniciar una reacción autosostenida. En este proceso, el “combustible” reacciona con el oxígeno del aire para liberar energía (calor), mientras se convierte en productos de combustión, algunos de los cuales pueden ser dañinos. Los mecanismos de ignición y combustión deben entenderse claramente.

La mayoría de los incendios cotidianos involucran materiales sólidos (p. ej., madera, productos de madera y polímeros sintéticos), aunque los combustibles gaseosos y líquidos no son infrecuentes. Es deseable una breve revisión de la combustión de gases y líquidos antes de discutir algunos de los conceptos básicos.

Difusión y llamas premezcladas

Un gas inflamable (p. ej., propano, C₃H₈) se puede quemar de dos maneras: una corriente o chorro de gas de una tubería (cf. el mechero Bunsen simple con la entrada de aire cerrada) se puede encender y arderá como un llama de difusión en el que la quema ocurre en aquellas regiones donde el combustible gaseoso y el aire se mezclan por procesos de difusión. Dicha llama tiene una luminosidad amarilla característica, lo que indica la presencia de diminutas partículas de hollín formadas como resultado de una combustión incompleta. Algunos de estos arderán en la llama, pero otros emergerán de la punta de la llama para formar humo.

Si el gas y el aire se mezclan íntimamente antes de la ignición, ocurrirá una combustión premezclada, siempre que la mezcla de gas y aire se encuentre dentro de un rango de concentraciones delimitado por el límite superior e inferior. límites de inflamabilidad (ver tabla 1). Fuera de estos límites, la mezcla no es inflamable. (Tenga en cuenta que un llama premezclada se estabiliza en la boca de un mechero Bunsen cuando la entrada de aire está abierta). Si una mezcla es inflamable, entonces puede encenderse por una pequeña fuente de ignición, como una chispa eléctrica. Él estequiométrico la mezcla es la que se enciende más fácilmente, en la que la cantidad de oxígeno presente está en la proporción correcta para quemar todo el combustible a dióxido de carbono y agua (consulte la ecuación adjunta, a continuación, en la que se puede ver que el nitrógeno está presente en la misma proporción que en el aire pero no participa en la reacción). Propano (C₃H₈) es el material combustible en esta reacción:

C₃H₈ + 5O₂ + 18.8N₂ = 3CO₂ + 4H₂O + 18.8N₂

Una descarga eléctrica tan pequeña como 0.3 mJ es suficiente para encender una mezcla estequiométrica de propano/aire en la reacción ilustrada. Esto representa una chispa estática apenas perceptible, como la experimenta alguien que ha caminado sobre una alfombra sintética y ha tocado un objeto conectado a tierra. Se requieren cantidades de energía aún más pequeñas para ciertos gases reactivos como el hidrógeno, el etileno y el etino. En oxígeno puro (como en la reacción anterior, pero sin nitrógeno presente como diluyente), incluso energías más bajas son suficientes.

Tabla 1. Límites inferior y superior de inflamabilidad en el aire

La llama de difusión asociada con un flujo de combustible gaseoso ejemplifica el modo de combustión que se observa cuando un combustible líquido o sólido experimenta una combustión con llama. Sin embargo, en este caso, la llama es alimentada por vapores de combustible generados en la superficie de la fase condensada. La tasa de suministro de estos vapores está acoplada a su tasa de combustión en la llama de difusión. La energía se transfiere de la llama a la superficie, proporcionando así la energía necesaria para producir los vapores. Este es un proceso de evaporación simple para los combustibles líquidos, pero para los sólidos, se debe proporcionar suficiente energía para provocar la descomposición química del combustible, rompiendo grandes moléculas poliméricas en fragmentos más pequeños que pueden vaporizarse y escapar de la superficie. Esta retroalimentación térmica es esencial para mantener el flujo de vapores y, por lo tanto, respaldar la llama de difusión (figura 1). Las llamas se pueden extinguir al interferir con este proceso de varias maneras (ver más abajo).

Figura 1. Representación esquemática de una superficie en llamas que muestra los procesos de transferencia de calor y masa.

La transferencia de calor

La comprensión de la transferencia de calor (o energía) es la clave para comprender el comportamiento y los procesos del fuego. El tema merece un estudio cuidadoso. Hay muchos textos excelentes a los que se puede recurrir (Welty, Wilson y Wicks 1976; DiNenno 1988), pero para los propósitos presentes solo es necesario llamar la atención sobre los tres mecanismos: conducción, convección y radiación. Las ecuaciones básicas para la transferencia de calor en estado estacionario () son:

Conducción:   

Convección:    

Radiación:      

La conducción es relevante para la transferencia de calor a través de sólidos; (k es una propiedad material conocida como conductividad térmica (kW/mK) y l es la distancia (m) sobre la cual la temperatura cae desde T₁ a T₂ (en grados Kelvin). La convección en este contexto se refiere a la transferencia de calor de un fluido (en este caso, aire, llamas o productos del fuego) a una superficie (sólida o líquida); h es el coeficiente de transferencia de calor por convección kW/m²K) y depende de la configuración de la superficie y la naturaleza del flujo de fluido que pasa por esa superficie. La radiación es similar a la luz visible (pero con una longitud de onda más larga) y no requiere un medio intermedio (puede atravesar el vacío); e es la emisividad (eficiencia por la cual una superficie puede irradiar), s es la constante de Stefan-Boltzman (). La radiación térmica viaja a la velocidad de la luz (3 x 10⁸ m/s) y un objeto sólido intermedio proyectará una sombra.

Tasa de combustión y tasa de liberación de calor.

La transferencia de calor de las llamas a la superficie de los combustibles condensados ​​(líquidos y sólidos) implica una mezcla de convección y radiación, aunque esta última domina cuando el diámetro efectivo del fuego supera 1 m. La velocidad de combustión (, (g/s)) se puede expresar mediante la fórmula:

es el flujo de calor de la llama a la superficie (kW/m²); es la pérdida de calor de la superficie (p. ej., por radiación y por conducción a través del sólido) expresada como flujo (kW/m²); A_combustible es el área superficial del combustible (m²); y L_v es el calor de gasificación (equivalente al calor latente de evaporación de un líquido) (kJ/g). Si se desarrolla un incendio en un espacio confinado, los gases humeantes calientes que se elevan del fuego (impulsados ​​por la flotabilidad) se desvían por debajo del techo, calentando las superficies superiores. La capa de humo resultante y las superficies calientes se irradian hacia la parte inferior del recinto, en particular hacia la superficie del combustible, aumentando así la velocidad de combustión:

donde es el calor extra suministrado por la radiación de la parte superior del recinto (kW/m²). Esta retroalimentación adicional conduce a índices de combustión muy mejorados y al fenómeno del flashover en espacios cerrados donde hay un suministro adecuado de aire y suficiente combustible para mantener el fuego (Drysdale 1985).

La velocidad de combustión está moderada por la magnitud del valor de L_v, el calor de la gasificación. Esto tiende a ser bajo para líquidos y relativamente alto para sólidos. En consecuencia, los sólidos tienden a quemarse mucho más lentamente que los líquidos.

Se ha argumentado que el parámetro individual más importante que determina el comportamiento al fuego de un material (o conjunto de materiales) es la tasa de liberación de calor (RHR) que se acopla a la tasa de quemado a través de la ecuación:

donde es el calor efectivo de combustión del combustible (kJ/g). Ahora hay nuevas técnicas disponibles para medir la RHR a diferentes flujos de calor (p. ej., el calorímetro de cono), y ahora es posible medir la RHR de artículos grandes, como muebles tapizados y revestimientos de paredes en calorímetros a gran escala que utilizan el consumo de oxígeno. mediciones para determinar la tasa de liberación de calor (Babrauskas y Grayson 1992).

Cabe señalar que a medida que crece el tamaño de un incendio, no solo aumenta la tasa de liberación de calor, sino que también aumenta la tasa de producción de "productos del fuego". Estos contienen especies tóxicas y nocivas, así como partículas de humo, cuyos rendimientos aumentarán cuando un incendio que se desarrolla en el recinto de un edificio no se ventila adecuadamente.

Ignición

La ignición de un líquido o sólido implica elevar la temperatura de la superficie hasta que los vapores se desprendan a una velocidad suficiente para sostener una llama después de que los vapores se hayan encendido. Los combustibles líquidos se pueden clasificar según su puntos de inflamación, la temperatura más baja a la que existe una mezcla de aire/vapor inflamable en la superficie (es decir, la presión de vapor corresponde al límite inferior de inflamabilidad). Éstos se pueden medir utilizando un aparato estándar, y los ejemplos típicos se dan en la tabla 2. Se requiere una temperatura ligeramente más alta para producir un flujo suficiente de vapores para soportar una llama de difusión. Esto se conoce como el punto de fuego. Para sólidos combustibles, los mismos conceptos son válidos, pero se requieren temperaturas más altas ya que se trata de descomposición química. El punto de combustión suele superar los 300 °C, según el combustible. En general, los materiales ignífugos tienen puntos de inflamación significativamente más altos (consulte la Tabla 2).

Tabla 2. Puntos de inflamación y puntos de combustión de combustibles líquidos y sólidos

l = líquido; s = sólido.
¹ Aparato de copa cerrada de Pensky-Martens.
² Líquidos: por aparato de copa abierta de Cleveland. Sólidos: Drysdale y Thomson (1994).
(Tenga en cuenta que los resultados para las especies ignífugas se refieren a un flujo de calor de 37 kW/m²).

Por lo tanto, la facilidad de ignición de un material sólido depende de la facilidad con la que la temperatura de su superficie pueda elevarse hasta el punto de ignición, por ejemplo, por exposición al calor radiante oa un flujo de gases calientes. Esto depende menos de la química del proceso de descomposición que del espesor y las propiedades físicas del sólido, es decir, su conductividad térmica (k), densidad (r) y capacidad calorífica (c). Los sólidos delgados, como las virutas de madera (y todas las secciones delgadas), pueden encenderse muy fácilmente porque tienen una masa térmica baja, es decir, se requiere relativamente poco calor para elevar la temperatura hasta el punto de combustión. Sin embargo, cuando el calor se transfiere a la superficie de un sólido grueso, algo será conducido desde la superficie hacia el cuerpo del sólido, moderando así el aumento de temperatura de la superficie. Se puede demostrar teóricamente que la tasa de aumento de la temperatura de la superficie está determinada por la Inercia térmica del material, es decir, del producto krc. Esto se confirma en la práctica, ya que los materiales gruesos con una alta inercia térmica (p. ej., roble, poliuretano sólido) tardarán mucho tiempo en inflamarse bajo un flujo de calor dado, mientras que, en condiciones idénticas, los materiales gruesos con una baja inercia térmica (p. ej., tablero aislante de fibra, espuma de poliuretano) se encenderá rápidamente (Drysdale 1985).

Fuentes de ignición

El encendido se ilustra esquemáticamente en la figura 2 (encendido pilotado). Para un encendido exitoso, un fuente de ignición debe ser capaz no solo de elevar la temperatura de la superficie hasta el punto de ignición o más, sino que también debe hacer que los vapores se enciendan. Una llama incidente actuará en ambas capacidades, pero un flujo radiativo impuesto desde una fuente remota puede conducir a la evolución de vapores a una temperatura por encima del punto de ignición, sin que los vapores se enciendan. Sin embargo, si los vapores emitidos están lo suficientemente calientes (lo que requiere que la temperatura de la superficie sea mucho más alta que el punto de combustión), pueden encenderse espontáneamente al mezclarse con el aire. Este proceso se conoce como encendido espontáneo.

Figura 2. El escenario para la ignición pilotada.

Se puede identificar una gran cantidad de fuentes de ignición, pero tienen una cosa en común, y es que son el resultado de algún tipo de descuido o inacción. Una lista típica incluiría llamas desnudas, "materiales para fumadores", calefacción por fricción, dispositivos eléctricos (calentadores, planchas, cocinas, etc.) y así sucesivamente. Se puede encontrar una excelente encuesta en Cote (1991). Algunas de ellas se resumen en la tabla 3.

Tabla 3. Fuentes de ignición

Cabe señalar que los cigarrillos ardiendo sin llama no pueden iniciar directamente la combustión con llama (incluso en los combustibles gaseosos comunes), pero pueden causar latente en materiales que tienen propensión a sufrir este tipo de combustión. Esto se observa sólo con materiales que se carbonizan al calentarse. La combustión lenta implica la oxidación de la superficie del carbón, lo que genera suficiente calor localmente para producir carbón fresco a partir del combustible no quemado adyacente. Es un proceso muy lento, pero eventualmente puede sufrir una transición a flamear. A partir de entonces, el fuego se desarrollará muy rápidamente.

Los materiales que tienen propensión a arder sin llama también pueden exhibir el fenómeno de autocalentamiento (Bowes 1984). Esto surge cuando dicho material se almacena en grandes cantidades y de tal manera que el calor generado por la oxidación superficial lenta no puede escapar, lo que lleva a un aumento de la temperatura dentro de la masa. Si las condiciones son adecuadas, esto puede conducir a un proceso descontrolado que finalmente se convierte en una reacción latente en las profundidades del material.

Propagación de la llama

Un componente importante en el crecimiento de cualquier incendio es la velocidad a la que la llama se propagará sobre las superficies combustibles adyacentes. La propagación de la llama se puede modelar como un frente de ignición en avance en el que el borde delantero de la llama actúa como fuente de ignición para el combustible que aún no se está quemando. La tasa de propagación está determinada en parte por las mismas propiedades del material que controlan la facilidad de ignición y en parte por la interacción entre la llama existente y la superficie por delante del frente. La propagación vertical hacia arriba es la más rápida, ya que la flotabilidad asegura que las llamas fluyan hacia arriba, exponiendo la superficie sobre el área de combustión a la transferencia directa de calor de las llamas. Esto debe contrastarse con la propagación sobre una superficie horizontal cuando las llamas del área de combustión se elevan verticalmente, alejándose de la superficie. De hecho, es experiencia común que la propagación vertical es la más peligrosa (p. ej., la propagación de llamas en cortinas y cortinas y en ropa suelta como vestidos y camisones).

La tasa de propagación también se ve afectada por un flujo de calor radiante impuesto. En el desarrollo de un incendio en una habitación, el área del incendio crecerá más rápidamente bajo el nivel creciente de radiación que se acumula a medida que avanza el incendio. Esto contribuirá a la aceleración del crecimiento del fuego que es característico del flashover.

Teoría de la extinción de incendios

La extinción y supresión de incendios pueden examinarse en términos del esquema anterior de la teoría del fuego. Los procesos de combustión en fase gaseosa (es decir, las reacciones de llama) son muy sensibles a los inhibidores químicos. Algunos de los retardantes de llama utilizados para mejorar las "propiedades de fuego" de los materiales se basan en el hecho de que pequeñas cantidades de inhibidor liberadas con los vapores de combustible suprimirán el establecimiento de la llama. La presencia de un retardante de llama no puede hacer que un material combustible no sea combustible, pero puede dificultar la ignición, tal vez impidiendo la ignición siempre que la fuente de ignición sea pequeña. Sin embargo, si un material ignífugo se involucra en un incendio existente, se quemará a medida que los altos flujos de calor superen el efecto del retardante.

La extinción de un incendio se puede lograr de varias maneras:

1. detener el suministro de vapores de combustible

2. apagar la llama con extintores químicos (inhibir)

3. quitar el suministro de aire (oxígeno) al fuego (sofocar)

4. "explosión".

Control del flujo de vapores de combustible

El primer método, detener el suministro de vapores de combustible, es claramente aplicable a un incendio de chorro de gas en el que el suministro de combustible puede simplemente cerrarse. Sin embargo, también es el método más común y seguro para extinguir un incendio que involucre combustibles condensados. En el caso de un incendio que involucre un sólido, esto requiere que la superficie del combustible se enfríe por debajo del punto de combustión, cuando el flujo de vapores se vuelve demasiado pequeño para soportar una llama. Esto se logra de manera más efectiva mediante la aplicación de agua, ya sea manualmente o por medio de un sistema automático (aspersores, aspersión de agua, etc.). En general, los incendios de líquidos no pueden tratarse de esta manera: los combustibles líquidos con puntos de inflamación bajos simplemente no pueden enfriarse lo suficiente, mientras que en el caso de un combustible con un punto de inflamación alto, la vaporización vigorosa del agua cuando entra en contacto con el líquido caliente en el superficie puede hacer que el combustible quemado sea expulsado del contenedor. Esto puede tener consecuencias muy graves para quienes luchan contra el fuego. (Hay algunos casos especiales en los que se puede diseñar un sistema automático de rociado de agua a alta presión para hacer frente a este último tipo de incendio, pero esto no es común).

Los incendios de líquidos se suelen extinguir mediante el uso de espumas para combatir incendios (Cote 1991). Esto se produce aspirando un concentrado de espuma en una corriente de agua que luego se dirige al fuego a través de una boquilla especial que permite que el aire entre en el flujo. Esto produce una espuma que flota sobre el líquido, reduciendo la tasa de suministro de vapores de combustible por un efecto de bloqueo y protegiendo la superficie de la transferencia de calor de las llamas. La espuma debe aplicarse con cuidado para formar una "balsa" que aumenta gradualmente de tamaño para cubrir la superficie del líquido. Las llamas disminuirán de tamaño a medida que crezca la balsa, y al mismo tiempo la espuma se descompondrá gradualmente, liberando agua que ayudará al enfriamiento de la superficie. De hecho, el mecanismo es complejo, aunque el resultado neto es controlar el flujo de vapores.

Hay varios concentrados de espuma disponibles, y es importante elegir uno que sea compatible con los líquidos que se van a proteger. Las “espumas proteicas” originales se desarrollaron para incendios de hidrocarburos líquidos, pero se descomponen rápidamente si entran en contacto con combustibles líquidos que son solubles en agua. Se ha desarrollado una gama de "espumas sintéticas" para hacer frente a toda la gama de incendios de líquidos que se pueden encontrar. Una de ellas, la espuma formadora de película acuosa (AFFF), es una espuma multiusos que también produce una película de agua en la superficie del combustible líquido, aumentando así su eficacia.

apagando la llama

Este método hace uso de supresores químicos para extinguir la llama. Las reacciones que ocurren en la llama involucran radicales libres, una especie altamente reactiva que tiene solo una existencia fugaz pero que se regenera continuamente mediante un proceso de cadena ramificada que mantiene concentraciones lo suficientemente altas para permitir que la reacción general (por ejemplo, una reacción de tipo R1) continúe. a un ritmo rápido. Los supresores químicos aplicados en cantidad suficiente causarán una caída dramática en la concentración de estos radicales, apagando efectivamente la llama. Los agentes más comunes que actúan de esta forma son los halones y los polvos secos.

Los halones reaccionan en la llama para generar otras especies intermedias con las que reaccionan preferentemente los radicales de la llama. Se requieren cantidades relativamente pequeñas de halones para extinguir un incendio y, por esta razón, tradicionalmente se consideraban muy deseables; las concentraciones extintoras son “respirables” (aunque los productos generados al pasar por la llama son nocivos). Los polvos secos actúan de manera similar, pero bajo ciertas circunstancias son mucho más efectivos. Las partículas finas se dispersan en la llama y provocan la terminación de las cadenas de radicales. Es importante que las partículas sean pequeñas y numerosas. Esto lo logran los fabricantes de muchas marcas registradas de polvos secos seleccionando un polvo que “decrepita”, es decir, las partículas se fragmentan en partículas más pequeñas cuando se exponen a las altas temperaturas de la llama.

Para una persona cuya ropa se ha incendiado, se reconoce que un extintor de polvo seco es el mejor método para controlar las llamas y proteger a esa persona. La intervención rápida da un “caída” rápido, minimizando así las lesiones. Sin embargo, la llama debe extinguirse por completo porque las partículas caen rápidamente al suelo y cualquier llama residual se recuperará rápidamente. De manera similar, los halones solo seguirán siendo efectivos si se mantienen las concentraciones locales. Si se aplica al aire libre, el vapor de halón se dispersa rápidamente y, una vez más, el fuego se restablecerá rápidamente si queda alguna llama residual. Más significativamente, la pérdida del supresor será seguida por el reinicio del combustible si las temperaturas de la superficie son lo suficientemente altas. Ni los halones ni los polvos secos tienen un efecto de enfriamiento significativo en la superficie del combustible.

Quitar el suministro de aire

La siguiente descripción es una simplificación excesiva del proceso. Si bien "eliminar el suministro de aire" ciertamente hará que el fuego se extinga, para hacerlo solo es necesario reducir la concentración de oxígeno por debajo de un nivel crítico. La conocida “prueba del índice de oxígeno” clasifica los materiales combustibles según la concentración mínima de oxígeno en una mezcla de oxígeno/nitrógeno que apenas soportará la llama. Muchos materiales comunes se quemarán con concentraciones de oxígeno de hasta aproximadamente el 14 % a temperatura ambiente (aprox. 20 °C) y en ausencia de cualquier transferencia de calor impuesta. La concentración crítica depende de la temperatura, disminuyendo a medida que aumenta la temperatura. Por lo tanto, un fuego que ha estado ardiendo durante algún tiempo será capaz de soportar llamas en concentraciones quizás tan bajas como el 7%. Un incendio en una habitación puede controlarse e incluso puede autoextinguirse si el suministro de oxígeno se limita manteniendo puertas y ventanas cerradas. Las llamas pueden cesar, pero la combustión lenta continuará a concentraciones de oxígeno mucho más bajas. La entrada de aire al abrir una puerta o romper una ventana antes de que la habitación se haya enfriado lo suficiente puede provocar una erupción vigorosa del fuego, conocida como tiro de retrocesoo backdraft.

La "eliminación del aire" es difícil de lograr. Sin embargo, una atmósfera puede volverse "inerte" por inundación total por medio de un gas que no permita la combustión, como nitrógeno, dióxido de carbono o gases de un proceso de combustión (por ejemplo, los motores de un barco) que son bajos en oxígeno y altos en oxígeno. en dióxido de carbono. Esta técnica solo se puede utilizar en espacios cerrados, ya que es necesario mantener la concentración requerida del “gas inerte” hasta que el fuego se haya extinguido por completo o se puedan iniciar las operaciones de extinción. La inundación total tiene aplicaciones especiales, como bodegas de barcos y colecciones de libros raros en bibliotecas. Las concentraciones mínimas requeridas de los gases inertes se muestran en la Tabla 4. Estas se basan en la suposición de que el incendio se detecta en una etapa temprana y que la inundación se lleva a cabo antes de que se acumule demasiado calor en el espacio.

Tabla 4: Comparación de concentraciones de diferentes gases necesarios para la inertización

La “eliminación de aire” puede efectuarse en las inmediaciones de un incendio pequeño mediante la aplicación local de un supresor de un extintor. El dióxido de carbono es el único gas que se utiliza de esta manera. Sin embargo, como este gas se dispersa rápidamente, es imprescindible extinguir todas las llamas durante el ataque al fuego; de lo contrario, la llama se restablecerá. El reencendido también es posible porque el dióxido de carbono tiene poco o ningún efecto de enfriamiento. Vale la pena señalar que un fino rocío de agua arrastrado hacia una llama puede causar la extinción como resultado combinado de la evaporación de las gotas (que enfría la zona de combustión) y la reducción de la concentración de oxígeno por dilución con vapor de agua (que actúa de la misma manera). como dióxido de carbono). Los rocíos y neblinas de agua fina se están considerando como posibles reemplazos de los halones.

Es apropiado mencionar aquí que no es aconsejable apagar una llama de gas a menos que el flujo de gas pueda detenerse inmediatamente después. De lo contrario, se puede acumular un volumen sustancial de gas inflamable y luego encenderse, con consecuencias potencialmente graves.

Reventar

Este método se incluye aquí para completar. La llama de un fósforo puede apagarse fácilmente aumentando la velocidad del aire por encima de un valor crítico en la vecindad de la llama. El mecanismo opera desestabilizando la llama en la vecindad del combustible. En principio, los incendios más grandes se pueden controlar de la misma manera, pero normalmente se requieren cargas explosivas para generar velocidades suficientes. Los incendios de pozos de petróleo se pueden extinguir de esta manera.

Finalmente, una característica común que debe enfatizarse es que la facilidad con la que se puede extinguir un incendio disminuye rápidamente a medida que aumenta el tamaño del incendio. La detección temprana permite la extinción con cantidades mínimas de supresor, con pérdidas reducidas. Al elegir un sistema de supresión, se debe tener en cuenta la tasa potencial de desarrollo de incendios y qué tipo de sistema de detección está disponible.

Explosiones

Una explosión se caracteriza por la liberación repentina de energía, que produce una onda de choque, u onda expansiva, que puede ser capaz de causar daños remotos. Hay dos tipos distintos de fuentes, a saber, el alto explosivo y el estallido de presión. El alto explosivo está tipificado por compuestos como el trinitrotolueno (TNT) y la ciclotrimetilenotrinitramina (RDX). Estos compuestos son especies altamente exotérmicas, descomponiéndose para liberar cantidades sustanciales de energía. Aunque son térmicamente estables (aunque algunos lo son menos y requieren desensibilización para que sean seguros de manejar), pueden ser inducidos a detonar, con descomposición, propagándose a la velocidad del sonido a través del sólido. Si la cantidad de energía liberada es lo suficientemente alta, una onda expansiva se propagará desde la fuente con el potencial de causar un daño significativo a distancia.

Al evaluar el daño remoto, se puede estimar el tamaño de la explosión en términos de "equivalente de TNT" (normalmente en toneladas métricas). Esta técnica se basa en la gran cantidad de datos que se han recopilado sobre el daño potencial del TNT (muchos de ellos durante la guerra) y utiliza leyes de escala empíricas que se han desarrollado a partir de estudios del daño causado por cantidades conocidas de TNT.

En tiempos de paz, los explosivos de alta potencia se utilizan en una variedad de actividades, incluidas la minería, la explotación de canteras y las principales obras de ingeniería civil. Su presencia en un sitio representa un peligro particular que requiere una gestión específica. Sin embargo, la otra fuente de “explosiones” puede ser igualmente devastadora, particularmente si no se ha reconocido el peligro. Las sobrepresiones que conducen a estallidos de presión pueden ser el resultado de procesos químicos dentro de las plantas o de efectos puramente físicos, como ocurrirá si un recipiente se calienta externamente, lo que lleva a una sobrepresurización. El termino BLEVE (explosión de vapor en expansión de líquido hirviendo) tiene su origen aquí, refiriéndose originalmente a la falla de las calderas de vapor. Ahora también se usa comúnmente para describir el evento en el que un recipiente a presión que contiene un gas licuado como GLP (gas licuado de petróleo) falla en un incendio, liberando el contenido inflamable, que luego se enciende para producir una "bola de fuego".

Por otro lado, la sobrepresión puede ser causada internamente por un proceso químico. En las industrias de proceso, el autocalentamiento puede conducir a una reacción desbocada, generando altas temperaturas y presiones capaces de causar un estallido de presión. Sin embargo, el tipo más común de explosión es causado por la ignición de una mezcla de aire/gas inflamable que está confinada dentro de un elemento de una planta o, de hecho, dentro de cualquier estructura o recinto de confinamiento. El requisito previo es la formación de una mezcla inflamable, algo que debe evitarse mediante un buen diseño y gestión. En el caso de una liberación accidental, existirá una atmósfera inflamable siempre que la concentración del gas (o vapor) se encuentre entre los límites inferior y superior de inflamabilidad (Tabla 1). Si se introduce una fuente de ignición en una de estas regiones, una llama premezclada se propagará rápidamente desde la fuente, convirtiendo la mezcla de aire y combustible en productos de combustión a una temperatura elevada. Esto puede ser tan alto como 2,100 K, lo que indica que en un sistema completamente cerrado inicialmente a 300 K, es posible una sobrepresión de hasta 7 bares. Solo los recipientes a presión especialmente diseñados son capaces de contener tales sobrepresiones. Los edificios ordinarios se derrumbarán a menos que estén protegidos por paneles de alivio de presión o discos de ruptura o por un sistema de supresión de explosiones. Si se forma una mezcla inflamable dentro de un edificio, la explosión subsiguiente puede causar un daño estructural significativo, tal vez la destrucción total, a menos que la explosión pueda salir al exterior a través de las aberturas (p. ej., la falla de las ventanas) creadas durante las primeras etapas de la explosión.

Las explosiones de este tipo también están asociadas con la ignición de suspensiones de polvo en el aire (Palmer 1973). Estos se encuentran cuando hay una acumulación sustancial de polvo "explosible" que se desprende de los estantes, vigas y repisas dentro de un edificio para formar una nube, que luego se expone a una fuente de ignición (por ejemplo, en molinos harineros, elevadores de granos, etc. .). El polvo debe (obviamente) ser combustible, pero no todos los polvos combustibles son explosivos a temperatura ambiente. Se han diseñado pruebas estándar para determinar si un polvo es explosivo. Estos también se pueden usar para ilustrar que los polvos explosivos exhiben "límites de explosividad", similares en concepto a los "límites de inflamabilidad" de gases y vapores. En general, una explosión de polvo tiene el potencial de causar un gran daño porque el evento inicial puede hacer que se desprenda más polvo, formando una nube de polvo aún mayor que inevitablemente se encenderá para producir una explosión aún mayor.

Venteo de explosióno alivio de explosión, solo funcionará con éxito si la tasa de desarrollo de la explosión es relativamente lenta, como la asociada con la propagación de una llama premezclada a través de una mezcla inflamable estacionaria o una nube de polvo explosiva. La ventilación de explosión no sirve de nada si se trata de una detonación. La razón de esto es que las aberturas de alivio de presión deben crearse en una etapa temprana del evento cuando la presión aún es relativamente baja. Si ocurre una detonación, la presión aumenta demasiado rápido para que el alivio sea efectivo, y el recipiente o elemento de una planta que lo encierra experimenta presiones internas muy altas que conducirán a una destrucción masiva. Detonación de una mezcla de gases inflamables puede ocurrir si la mezcla está contenida dentro de una tubería o conducto largo. Bajo ciertas condiciones, la propagación de la llama premezclada empujará el gas no quemado por delante del frente de la llama a una velocidad que aumentará la turbulencia, lo que a su vez aumentará la velocidad de propagación. Esto proporciona un circuito de retroalimentación que hará que la llama se acelere hasta que se forme una onda de choque. Esto, combinado con el proceso de combustión, es una onda de detonación que puede propagarse a velocidades muy por encima de los 1,000 m/s. Esto puede compararse con el velocidad fundamental de combustión de una mezcla estequiométrica de propano/aire de 0.45 m/s. (Esta es la velocidad a la que se propagará una llama a través de una mezcla de propano/aire en reposo (es decir, no turbulenta).)

No se puede subestimar la importancia de la turbulencia en el desarrollo de este tipo de explosión. La operación exitosa de un sistema de protección contra explosiones se basa en la ventilación temprana o la supresión temprana. Si la velocidad de desarrollo de la explosión es demasiado rápida, entonces el sistema de protección no será efectivo y se pueden producir sobrepresiones inaceptables.

Una alternativa al alivio de explosiones es supresión de explosiones. Este tipo de protección requiere que la explosión se detecte en una etapa muy temprana, lo más cerca posible de la ignición. El detector se utiliza para iniciar la liberación rápida de un supresor en la trayectoria de la llama que se propaga, deteniendo eficazmente la explosión antes de que la presión haya aumentado hasta el punto en que se vea amenazada la integridad de los límites del recinto. Los halones se han usado comúnmente para este propósito, pero a medida que se están eliminando, ahora se está prestando atención al uso de sistemas de rociado de agua a alta presión. Este tipo de protección es muy costoso y tiene una aplicación limitada, ya que solo se puede usar en volúmenes relativamente pequeños dentro de los cuales el supresor se puede distribuir rápida y uniformemente (por ejemplo, conductos que transportan vapor inflamable o polvos explosivos).

Análisis de Información para Protección contra Incendios

En términos generales, la ciencia del fuego se ha desarrollado recientemente hasta una etapa en la que es capaz de proporcionar la base de conocimientos en la que se pueden basar las decisiones racionales con respecto al diseño de ingeniería, incluidos los problemas de seguridad. Tradicionalmente, la seguridad contra incendios se ha desarrollado sobre un ad-hoc base, respondiendo de manera efectiva a los incidentes mediante la imposición de regulaciones u otras restricciones para garantizar que no vuelvan a ocurrir. Se podrían citar muchos ejemplos. Por ejemplo, el Gran Incendio de Londres en 1666 condujo a su debido tiempo al establecimiento de las primeras normas (o códigos) de construcción y al desarrollo del seguro contra incendios. Incidentes más recientes, como los incendios de bloques de oficinas de gran altura en São Paulo, Brasil, en 1972 y 1974, iniciaron cambios en los códigos de construcción, enmarcados de tal manera que se evitaran incendios similares con muertes múltiples en el futuro. Otros problemas se han abordado de manera similar. En California, Estados Unidos, se reconoció el peligro asociado con ciertos tipos de muebles tapizados modernos (particularmente los que contienen espuma de poliuretano estándar) y finalmente se introdujeron normas estrictas para controlar su disponibilidad.

Se trata de casos sencillos en los que la observación de las consecuencias del fuego ha llevado a la imposición de un conjunto de normas destinadas a mejorar la seguridad del individuo y de la comunidad en caso de incendio. La decisión de actuar sobre cualquier tema debe justificarse sobre la base de un análisis de nuestro conocimiento de los incidentes de incendio. Es necesario demostrar que el problema es real. En algunos casos, como los incendios de São Paulo, este ejercicio es académico, pero en otros, como “demostrar” que los muebles modernos son un problema, es necesario asegurarse de que los costos asociados se gasten de manera inteligente. Esto requiere una base de datos confiable sobre incidentes de incendios que durante varios años sea capaz de mostrar tendencias en el número de incendios, el número de muertes, la incidencia de un tipo particular de ignición, etc. Las técnicas estadísticas pueden luego usarse para examinar si una tendencia, o un cambio, es significativo y se toman las medidas apropiadas.

En varios países, el cuerpo de bomberos está obligado a presentar un informe sobre cada incendio atendido. En el Reino Unido y los Estados Unidos, el oficial a cargo completa un formulario de informe que luego se envía a una organización central (el Ministerio del Interior en el Reino Unido, la Asociación Nacional de Protección contra Incendios, NFPA, en los Estados Unidos) que luego codifica y procesa los datos de una manera prescrita. Luego, los datos están disponibles para su inspección por parte de los organismos gubernamentales y otras partes interesadas. Estas bases de datos son invaluables para resaltar (por ejemplo) las principales fuentes de ignición y los artículos que se prendieron primero. Un examen de la incidencia de muertes y su relación con las fuentes de ignición, etc. ha demostrado que el número de personas que mueren en incendios provocados por materiales de fumadores está significativamente fuera de proporción con el número de incendios que se originan de esta manera.

La fiabilidad de estas bases de datos depende de la habilidad con la que los bomberos lleven a cabo la investigación del incendio. La investigación de incendios no es una tarea fácil y requiere una habilidad y un conocimiento considerables, en particular, un conocimiento de la ciencia del fuego. El Servicio de Bomberos del Reino Unido tiene la obligación legal de enviar un formulario de informe de incendios para cada incendio atendido, lo que impone una responsabilidad considerable al oficial a cargo. La construcción del formulario es crucial, ya que debe obtener la información requerida con suficiente detalle. El “Formulario Básico de Informe de Incidentes” recomendado por la NFPA se muestra en la Manual de protección contra incendios (Coté 1991).

Los datos se pueden utilizar de dos maneras, ya sea para identificar un problema de incendio o para proporcionar el argumento racional necesario para justificar un curso de acción particular que puede requerir un gasto público o privado. Se puede utilizar una base de datos de larga data para mostrar los efectos de las acciones realizadas. Los siguientes diez puntos se han extraído de las estadísticas de la NFPA durante el período de 1980 a 1989 (Cote 1991):

1. Los detectores de humo para el hogar se usan ampliamente y son muy efectivos (pero quedan vacíos significativos en la estrategia del detector).

2. Los rociadores automáticos producen grandes reducciones en la pérdida de vidas y propiedades. El aumento en el uso de equipos de calefacción portátiles y de área aumentó considerablemente los incendios domésticos relacionados con equipos de calefacción.

3. Los incendios incendiarios y sospechosos continuaron disminuyendo desde el pico de la década de 1970, pero los daños a la propiedad asociados dejaron de disminuir.

4. Una gran parte de las muertes de bomberos se atribuyen a ataques cardíacos y actividades fuera del lugar del incendio.

5. Las áreas rurales tienen las tasas más altas de muertes por incendios.

6. Los materiales humeantes que encienden muebles tapizados, colchones o ropa de cama producen los escenarios de incendios residenciales más letales.

7. Las tasas de mortalidad por incendios de EE. UU. y Canadá se encuentran entre las más altas de todos los países desarrollados.

8. Los estados del Viejo Sur de los Estados Unidos tienen las tasas más altas de muertes por incendios.

9. Los adultos mayores corren un riesgo particularmente alto de morir en un incendio.

Tales conclusiones son, por supuesto, específicas de cada país, aunque existen algunas tendencias comunes. El uso cuidadoso de tales datos puede proporcionar los medios para formular políticas sólidas con respecto a la seguridad contra incendios en la comunidad. Sin embargo, debe recordarse que estos son inevitablemente "reactivos", en lugar de "proactivos". Las medidas proactivas solo se pueden introducir después de una evaluación detallada del riesgo de incendio. Este curso de acción se ha introducido progresivamente, comenzando en la industria nuclear y pasando a las industrias química, petroquímica y de alta mar, donde los riesgos se definen mucho más fácilmente que en otras industrias. Su aplicación a hoteles y edificios públicos generalmente es mucho más difícil y requiere la aplicación de técnicas de modelado de incendios para predecir el curso de un incendio y cómo los productos del fuego se propagarán por el edificio para afectar a los ocupantes. Se han hecho grandes avances en este tipo de modelado, aunque hay que decir que queda un largo camino por recorrer antes de que estas técnicas se puedan utilizar con confianza. La ingeniería de seguridad contra incendios todavía necesita mucha investigación básica en la ciencia de la seguridad contra incendios antes de que las herramientas confiables de evaluación de riesgos de incendios puedan estar ampliamente disponibles.

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Incendió y combustión han sido definidos de varias maneras. Para nuestros propósitos, las afirmaciones más importantes en relación con la combustión, como fenómeno, son las siguientes:

• La combustión representa una serie de reacciones autosostenidas que consisten en transformaciones físicas y químicas.

• Los materiales involucrados entran en reacción con el agente oxidante de su entorno, que en la mayoría de los casos es con el oxígeno del aire.

• La ignición requiere condiciones de arranque favorables, que generalmente son un calentamiento suficiente del sistema que cubra la demanda energética inicial de la reacción en cadena de la combustión.

• El resultado de las reacciones suele ser exotérmico, lo que significa que durante la combustión se libera calor y este fenómeno suele ir acompañado de llamas visiblemente observables.

Ignición puede considerarse el primer paso del proceso autosuficiente de combustión. Puede ocurrir como encendido pilotado (o encendido forzado) si el fenómeno es causado por alguna fuente de ignición externa, o puede ocurrir como encendido automático (o auto-ignición) si el fenómeno es el resultado de reacciones que tienen lugar en el propio material combustible y junto con la liberación de calor.

La inclinación a la ignición se caracteriza por un parámetro empírico, la Temperatura de ignición (es decir, la temperatura más baja, determinada por ensayo, a la que debe calentarse el material para su ignición). Dependiendo de si este parámetro se determina o no, con métodos de prueba especiales, mediante el uso de cualquier fuente de ignición, distinguimos entre el temperatura de encendido pilotada y del Temperatura de ignición espontánea.

En el caso de ignición pilotada, la energía requerida para la activación de los materiales involucrados en la reacción de combustión es suministrada por fuentes de ignición. Sin embargo, no existe una relación directa entre la cantidad de calor necesaria para la ignición y la temperatura de ignición, porque aunque la composición química de los componentes en el sistema combustible es un parámetro esencial de la temperatura de ignición, está influenciada considerablemente por los tamaños y formas de los materiales. , la presión del ambiente, las condiciones del flujo de aire, los parámetros de la fuente de ignición, las características geométricas del dispositivo de prueba, etc. Esta es la razón por la cual los datos publicados en la literatura para la temperatura de autoignición y la temperatura de ignición pilotada pueden ser significativamente diferentes.

El mecanismo de ignición de materiales en diferentes estados puede ilustrarse de forma sencilla. Esto implica examinar materiales como sólidos, líquidos o gases.

La mayoría de las materiales sólidos toman energía de cualquier fuente de ignición externa, ya sea por conducción, convección o radiación (principalmente por su combinación), o se calientan como resultado de los procesos de producción de calor que tienen lugar internamente y que inician la descomposición en sus superficies.

Para que ocurra la ignición con líquidos, estos deben tener la formación de un espacio de vapor por encima de su superficie que sea capaz de arder. Los vapores liberados y los productos de descomposición gaseosos se mezclan con el aire sobre la superficie del material líquido o sólido.

Los flujos turbulentos que surgen en la mezcla y/o la difusión ayudan al oxígeno a alcanzar las moléculas, átomos y radicales libres sobre y sobre la superficie, que ya son aptos para la reacción. Las partículas inducidas entran en interacción, lo que resulta en la liberación de calor. El proceso se acelera constantemente y, cuando comienza la reacción en cadena, el material se enciende y se quema.

La combustión en la capa debajo de la superficie de materiales combustibles sólidos se llama latente, y la reacción de combustión que tiene lugar en la interfase de los materiales sólidos y el gas se denomina nada en la. Ardiendo con llamas (o llameante) es el proceso en el curso del cual la reacción exotérmica de combustión transcurre en fase gaseosa. Esto es típico para la combustión de materiales líquidos y sólidos.

Gases combustibles quema naturalmente en la fase gaseosa. Es una declaración empírica importante que las mezclas de gases y aire son capaces de ignición solo en un cierto rango de concentración. Esto es válido también para los vapores de líquidos. Los límites inferior y superior de inflamabilidad de gases y vapores dependen de la temperatura y la presión de la mezcla, la fuente de ignición y la concentración de los gases inertes en la mezcla.

Fuentes de ignición

Los fenómenos que aportan energía térmica pueden agruparse en cuatro categorías fundamentales en cuanto a su origen (Sax 1979):

1. energía térmica generada durante las reacciones químicas (calor de oxidación, calor de combustión, calor de solución, calentamiento espontáneo, calor de descomposición, etc.)

2. energía térmica eléctrica (calentamiento por resistencia, calentamiento por inducción, calor de arco, chispas eléctricas, descargas electrostáticas, calor generado por rayos, etc.)

3. energía térmica mecánica (calor por fricción, chispas por fricción)

4. calor generado por descomposición nuclear.

La siguiente discusión aborda las fuentes de ignición más frecuentes.

Llamas abiertas

Las llamas abiertas pueden ser la fuente de ignición más simple y más utilizada. Un gran número de herramientas de uso general y diversos tipos de equipos tecnológicos operan con llamas abiertas, o permiten la formación de llamas abiertas. Quemadores, fósforos, hornos, equipos de calefacción, llamas de sopletes de soldar, tuberías rotas de gas y aceite, etc., prácticamente pueden considerarse fuentes potenciales de ignición. Debido a que con una llama abierta, la fuente de ignición principal en sí misma representa una combustión autosostenida existente, el mecanismo de ignición significa, en esencia, la propagación de la quema a otro sistema. Siempre que la fuente de ignición con llama abierta posea suficiente energía para iniciar la ignición, comenzará la combustión.

Encendido espontáneo

Las reacciones químicas que generan calor espontáneamente implican riesgo de ignición y quema como “fuentes internas de ignición”. Sin embargo, los materiales propensos al calentamiento espontáneo ya la ignición espontánea pueden convertirse en fuentes secundarias de ignición y dar lugar a la ignición de los materiales combustibles del entorno.

Aunque algunos gases (p. ej., fosfuro de hidrógeno, hidruro de boro, hidruro de silicio) y líquidos (p. ej., carbonilos metálicos, composiciones organometálicas) tienden a la ignición espontánea, la mayoría de las igniciones espontáneas ocurren como reacciones superficiales de materiales sólidos. La ignición espontánea, como todas las igniciones, depende de la estructura química del material, pero su ocurrencia está determinada por el grado de dispersión. La gran superficie específica permite la acumulación local de calor de reacción y contribuye al aumento de la temperatura del material por encima de la temperatura de ignición espontánea.

También se favorece la ignición espontánea de líquidos si entran en contacto con el aire sobre materiales sólidos de gran superficie específica. Las grasas y especialmente los aceites insaturados que contienen dobles enlaces, cuando son absorbidos por materiales fibrosos y sus productos, y cuando se impregnan en textiles de origen vegetal o animal, tienden a la ignición espontánea en condiciones atmosféricas normales. La ignición espontánea de lana de vidrio y productos de lana mineral producidos a partir de fibras no combustibles o materiales inorgánicos que cubren grandes superficies específicas y contaminados por aceite han provocado accidentes de incendio muy graves.

La ignición espontánea se ha observado principalmente con polvos de materiales sólidos. Para metales con buena conductividad térmica, la acumulación local de calor necesaria para la ignición requiere una trituración muy fina del metal. A medida que disminuye el tamaño de las partículas, aumenta la probabilidad de ignición espontánea y, con algunos polvos metálicos (por ejemplo, hierro), se produce la piroforosidad. En el almacenamiento y manipulación de polvo de carbón, hollín de distribución fina, polvos de lacas y resinas sintéticas, así como durante las operaciones tecnológicas que se realicen con ellos, se debe prestar especial atención a las medidas preventivas contra incendios para reducir el riesgo de ignición espontánea.

Los materiales propensos a la descomposición espontánea muestran una habilidad especial para encenderse espontáneamente. La hidracina, cuando se coloca sobre cualquier material con un área de superficie grande, estalla en llamas inmediatamente. Los peróxidos, que son ampliamente utilizados por la industria del plástico, se descomponen fácilmente de forma espontánea y, como consecuencia de la descomposición, se convierten en fuentes de ignición peligrosas, iniciando ocasionalmente una combustión explosiva.

La violenta reacción exotérmica que se produce cuando ciertos productos químicos entran en contacto entre sí puede considerarse un caso especial de ignición espontánea. Ejemplos de tales casos son el contacto del ácido sulfúrico concentrado con todos los materiales combustibles orgánicos, los cloratos con sales o ácidos sulfurosos o amónicos, los compuestos orgánicos halogenados con metales alcalinos, etc. La característica de estos materiales de ser “incapaces de soportarse unos a otros” (materiales incompatibles) requiere una atención especial en particular al almacenarlos y coalmacenarlos y al elaborar las normas de lucha contra incendios.

Vale la pena mencionar que un calentamiento espontáneo tan peligrosamente alto puede, en algunos casos, deberse a condiciones tecnológicas incorrectas (ventilación insuficiente, baja capacidad de enfriamiento, discrepancias de mantenimiento y limpieza, sobrecalentamiento de la reacción, etc.), o promovido por ellos.

Ciertos productos agrícolas, como los alimentos fibrosos, las semillas oleaginosas, los cereales en germinación, los productos finales de la industria de transformación (remolachas secas, fertilizantes, etc.), muestran una tendencia a la ignición espontánea. El calentamiento espontáneo de estos materiales tiene una característica especial: las peligrosas condiciones de temperatura de los sistemas se ven exacerbadas por algunos procesos biológicos exotérmicos que no se pueden controlar fácilmente.

Fuentes de ignición eléctrica

Las máquinas eléctricas, los instrumentos y los dispositivos de calefacción que funcionan con energía eléctrica, así como los equipos de transformación de energía y de iluminación, normalmente no presentan ningún peligro de incendio para su entorno, siempre que hayan sido instalados de conformidad con las normas y requisitos de seguridad pertinentes. de las normas y que se han observado las instrucciones tecnológicas asociadas durante su funcionamiento. El mantenimiento regular y la supervisión periódica disminuyen considerablemente la probabilidad de incendios y explosiones. Las causas más frecuentes de incendios en aparatos y cableados eléctricos son sobrecarga, Corto circuitos, chispas electricas y altas resistencias de contacto.

La sobrecarga existe cuando el cableado y los aparatos eléctricos están expuestos a una corriente superior a la que están diseñados. La sobrecorriente que pasa a través del cableado, los dispositivos y el equipo puede provocar un sobrecalentamiento tal que los componentes sobrecalentados del sistema eléctrico se dañen o rompan, envejezcan o se carbonicen, lo que provocaría la fusión de los revestimientos de cables y cables, la incandescencia de las piezas metálicas y la combustión de la estructura. unidades que llegan a la ignición y, según las condiciones, también propagan el fuego al medio ambiente. La causa más frecuente de sobrecarga es que el número de consumidores conectados sea superior al permitido o su capacidad supere el valor estipulado.

La seguridad de trabajo de los sistemas eléctricos se ve amenazada con mayor frecuencia por los cortocircuitos. Son siempre las consecuencias de cualquier daño y ocurren cuando las partes del cableado eléctrico o del equipo en el mismo nivel de potencial o varios niveles de potencial, aislados entre sí y con la tierra, entran en contacto entre sí o con la tierra. Este contacto puede darse directamente como contacto metal-metal o indirectamente, a través de un arco eléctrico. En casos de cortocircuitos, cuando algunas unidades del sistema eléctrico entren en contacto, la resistencia será considerablemente menor y, como consecuencia, la intensidad de la corriente será extremadamente alta, quizás varios órdenes de magnitud menor. La energía térmica liberada durante las sobrecorrientes con grandes cortocircuitos podría provocar un incendio en el dispositivo afectado por el cortocircuito, con los materiales y equipos en el área circundante encendiéndose y con la propagación del fuego al edificio.

Las chispas eléctricas son fuentes de energía térmica de naturaleza pequeña, pero como demuestra la experiencia, actúan frecuentemente como fuentes de ignición. En condiciones normales de trabajo, la mayoría de los aparatos eléctricos no sueltan chispas, pero el funcionamiento de determinados aparatos suele ir acompañado de chispas.

Las chispas introducen un peligro principalmente en lugares donde, en la zona de su generación, pueden surgir concentraciones explosivas de gas, vapor o polvo. En consecuencia, los equipos que normalmente emiten chispas durante su funcionamiento sólo pueden instalarse en lugares donde las chispas no puedan provocar un incendio. Por sí solo, el contenido energético de las chispas es insuficiente para la ignición de los materiales en el ambiente o para iniciar una explosión.

Si un sistema eléctrico no tiene un contacto metálico perfecto entre las unidades estructurales a través de las cuales fluye la corriente, se producirá una alta resistencia de contacto en este punto. Este fenómeno se debe, en la mayoría de los casos, a la construcción defectuosa de las juntas oa instalaciones defectuosas. El desacoplamiento de las juntas durante el funcionamiento y el desgaste natural también pueden ser causa de una alta resistencia de contacto. Una gran parte de la corriente que fluye a través de lugares con mayor resistencia se transformará en energía térmica. Si esta energía no se puede disipar lo suficiente (y no se puede eliminar la razón), el aumento extremadamente grande de la temperatura podría conducir a una condición de incendio que ponga en peligro el entorno.

Si los dispositivos funcionan según el concepto de inducción (motores, dínamos, transformadores, relés, etc.) y no se calculan correctamente, pueden surgir corrientes de Foucault durante el funcionamiento. Debido a las corrientes de Foucault, las unidades estructurales (bobinas y sus núcleos de hierro) pueden calentarse, lo que puede provocar la ignición de los materiales aislantes y la quema del equipo. Las corrientes de Foucault pueden surgir, con estas consecuencias dañinas, también en las unidades estructurales metálicas alrededor de los equipos de alto voltaje.

Chispas electrostáticas

La carga electrostática es un proceso en el curso del cual cualquier material, originalmente con neutralidad eléctrica (e independiente de cualquier circuito eléctrico) se carga positiva o negativamente. Esto puede ocurrir en una de tres maneras:

1.      cargando con separación, tal que las cargas de polaridad sustractiva se acumulan en dos cuerpos simultáneamente

2.      cobrando con pasar, tal que las cargas que desaparecen dejan atrás cargas de signos de polaridad opuesta

3.      cobrando tomando, tal que el cuerpo recibe cargas del exterior.

Estas tres formas de carga pueden surgir de varios procesos físicos, incluida la separación después del contacto, la división, el corte, la pulverización, el movimiento, el frotamiento, el flujo de polvos y fluidos en la tubería, el golpe, el cambio de presión, el cambio de estado, la fotoionización, la ionización por calor, distribución electrostática o descarga de alto voltaje.

La carga electrostática puede ocurrir tanto en cuerpos conductores como en cuerpos aislantes como resultado de cualquiera de los procesos mencionados anteriormente, pero en la mayoría de los casos los procesos mecánicos son los responsables de la acumulación de las cargas no deseadas.

Del gran número de efectos nocivos y riesgos debidos a la carga electrostática y la descarga de chispas resultante, se pueden mencionar dos riesgos en particular: poner en peligro los equipos electrónicos (por ejemplo, una computadora para el control de procesos) y el peligro de incendio y explosión. .

Los equipos electrónicos corren peligro en primer lugar si la energía de descarga de la carga es lo suficientemente alta como para causar la destrucción de la entrada de cualquier parte semiconductora. El desarrollo de unidades electrónicas en la última década ha sido seguido por el rápido aumento de este riesgo.

El desarrollo del riesgo de incendio o explosión requiere la coincidencia en el espacio y el tiempo de dos condiciones: la presencia de cualquier medio combustible y la descarga con capacidad de ignición. Este peligro ocurre principalmente en la industria química. Puede estimarse sobre la base de los denominados sensibilidad a las chispas de los materiales peligrosos (energía mínima de ignición) y depende de la extensión de la carga.

Es una tarea fundamental reducir estos riesgos, es decir, la gran variedad de consecuencias que van desde problemas tecnológicos hasta catástrofes con accidentes fatales. Hay dos medios de protección contra las consecuencias de la carga electrostática:

1. impidiendo el inicio del proceso de carga (es evidente, pero suele ser muy difícil de realizar)

2. restringir la acumulación de cargas para evitar la ocurrencia de descargas peligrosas (o cualquier otro riesgo).

Los rayos son un fenómeno eléctrico atmosférico por naturaleza y pueden considerarse una fuente de ignición. La carga estática producida en las nubes se iguala hacia la tierra (rayo) y se acompaña de una descarga de alta energía. Los materiales combustibles en el lugar del rayo y sus alrededores pueden encenderse y quemarse. En algunos rayos, se generan impulsos muy fuertes y la energía se iguala en varios pasos. En otros casos, comienzan a fluir corrientes de larga duración, que a veces alcanzan el orden de magnitud de 10 A.

Energía térmica mecánica

La práctica técnica está constantemente unida a la fricción. Durante la operación mecánica, se desarrolla calor por fricción, y si la pérdida de calor se restringe hasta el punto de que el calor se acumula en el sistema, su temperatura puede aumentar a un valor que es peligroso para el medio ambiente y puede ocurrir un incendio.

Las chispas de fricción normalmente se producen en las operaciones tecnológicas del metal debido a la fuerte fricción (amolado, astillado, corte, golpe) o debido a la caída o caída de objetos o herramientas de metal sobre un piso duro o durante las operaciones de amolado debido a la contaminación del metal dentro del material bajo el impacto del amolado. . La temperatura de la chispa generada es normalmente superior a la temperatura de ignición de los materiales combustibles convencionales (como chispas de acero, 1,400-1,500 °C; chispas de aleaciones de cobre-níquel, 300-400 °C); sin embargo, la capacidad de ignición depende del contenido total de calor y de la energía de ignición más baja del material y la sustancia a encender, respectivamente. Se ha demostrado en la práctica que las chispas de fricción significan un riesgo real de incendio en espacios aéreos donde los gases, vapores y polvos combustibles están presentes en concentraciones peligrosas. Por lo tanto, en estas circunstancias se debe evitar el uso de materiales que produzcan chispas con facilidad, así como los procesos con chispas mecánicas. En estos casos, la seguridad la brindan herramientas que no desprendan chispas, es decir, de madera, cuero o materiales plásticos, o el uso de herramientas de aleaciones de cobre y bronce que produzcan chispas de baja energía.

Superficies calientes

En la práctica, las superficies de los equipos y dispositivos pueden calentarse hasta un punto peligroso, ya sea normalmente o debido a un mal funcionamiento. Los hornos, hornos, dispositivos de secado, salidas de gases residuales, tuberías de vapor, etc. a menudo provocan incendios en espacios con aire explosivo. Además, sus superficies calientes pueden inflamar los materiales combustibles que se acerquen o entren en contacto. Para la prevención, se deben observar las distancias de seguridad, y la supervisión y el mantenimiento regulares reducirán la probabilidad de que se produzca un sobrecalentamiento peligroso.

Riesgos de incendio de materiales y productos

La presencia de material combustible en sistemas combustibles representa una condición obvia de combustión. Los fenómenos de combustión y las fases del proceso de combustión dependen fundamentalmente de las propiedades físicas y químicas del material involucrado. Por tanto, parece razonable hacer un estudio de la inflamabilidad de los diversos materiales y productos con respecto a su carácter y propiedades. Para esta sección, el principio de ordenamiento para la agrupación de materiales se rige por aspectos técnicos más que por concepciones teóricas (NFPA 1991).

Madera y productos a base de madera

La madera es uno de los materiales más comunes en el medio humano. Las casas, las estructuras de los edificios, los muebles y los bienes de consumo están hechos de madera, y también se usa ampliamente para productos como el papel y en la industria química.

La madera y los productos de madera son combustibles y, cuando entran en contacto con superficies de alta temperatura y se exponen a radiación de calor, llamas abiertas o cualquier otra fuente de ignición, se carbonizarán, brillarán, se encenderán o quemarán, según las condiciones de la combustión. Para ampliar el campo de su aplicación, se requiere la mejora de sus propiedades de combustión. Para hacer que las unidades estructurales fabricadas con madera sean menos combustibles, normalmente se tratan con agentes ignífugos (p. ej., saturados, impregnados, provistos de un revestimiento superficial).

La característica más esencial de la combustibilidad de los distintos tipos de madera es la temperatura de ignición. Su valor depende en gran medida de algunas de las propiedades de la madera y de las condiciones de determinación de la prueba, a saber, la densidad, la humedad, el tamaño y la forma de la muestra de madera, así como la fuente de ignición, el tiempo de exposición, la intensidad de la exposición y la atmósfera durante la prueba. . Es interesante notar que la temperatura de ignición determinada por varios métodos de prueba es diferente. La experiencia ha demostrado que la propensión a la ignición de los productos de madera limpios y secos es extremadamente baja, pero se sabe que se han producido varios casos de incendio causados ​​por ignición espontánea debido al almacenamiento de residuos de madera polvorientos y aceitosos en habitaciones con ventilación imperfecta. Se ha demostrado empíricamente que un mayor contenido de humedad aumenta la temperatura de ignición y reduce la velocidad de combustión de la madera. La descomposición térmica de la madera es un proceso complicado, pero sus fases se pueden observar claramente de la siguiente manera:

• La descomposición térmica con pérdida de masa comienza ya en el rango de 120-200 °C; liberaciones de contenido de humedad y los degradados no combustibles ocurren en el espacio de combustión.

• A 200-280 °C, se producen principalmente reacciones endotérmicas mientras se absorbe la energía térmica de la fuente de ignición.

• A 280-500 °C, las reacciones exotérmicas de los productos de descomposición se aceleran constantemente como proceso primario, mientras que se pueden observar fenómenos de carbonización. En este rango de temperatura, ya se ha desarrollado una combustión sostenida. Después de la ignición, la combustión no es constante en el tiempo debido a la buena capacidad de aislamiento térmico de sus capas carbonizadas. En consecuencia, el calentamiento de las capas más profundas es limitado y requiere mucho tiempo. Cuando se acelere la salida a la superficie de los productos de descomposición combustibles, la combustión será completa.

• A temperaturas superiores a 500 °C, el carbón de la madera forma residuos. Durante su incandescencia adicional, se produce ceniza que contiene materiales inorgánicos sólidos y el proceso ha llegado a su fin.

Fibras y textiles

La mayoría de los textiles producidos a partir de materiales fibrosos que se encuentran en el entorno cercano de las personas son combustibles. La ropa, los muebles y el entorno construido se componen parcial o totalmente de textiles. El peligro que presentan existe durante su producción, procesamiento y almacenamiento, así como durante su uso.

Los materiales básicos de los textiles son tanto naturales como artificiales; Las fibras sintéticas se utilizan solas o mezcladas con fibras naturales. La composición química de las fibras naturales de origen vegetal (algodón, cáñamo, yute, lino) es celulosa, que es combustible, y estas fibras tienen una temperatura de ignición relativamente alta (<<400°C). Es una característica ventajosa de su combustión que cuando se llevan a alta temperatura se carbonizan pero no se derriten. Esto es especialmente ventajoso para los tratamientos médicos de víctimas de quemaduras.

Las propiedades de peligrosidad frente al fuego de las fibras de base proteica de origen animal (lana, seda, pelo) son incluso más favorables que las de las fibras de origen vegetal, ya que se requiere una temperatura más alta para su ignición (500-600 °C), y bajo las mismas condiciones, su quema es menos intensa.

La industria de los plásticos, utilizando varias propiedades mecánicas extremadamente buenas de los productos poliméricos, también ha ganado prominencia en la industria textil. Entre las propiedades del acrílico, el poliéster y las fibras sintéticas termoplásticas (nylon, polipropileno, polietileno), las asociadas a la combustión son las menos ventajosas. La mayoría de ellos, a pesar de su alta temperatura de ignición (<<400-600 °C), se derriten cuando se exponen al calor, se encienden fácilmente, se queman intensamente, caen o se derriten al arder y liberan cantidades considerablemente altas de humo y gases tóxicos. Estas propiedades de combustión pueden mejorarse mediante la adición de fibras naturales, produciendo los llamados textiles con fibras mixtas. El tratamiento adicional se logra con agentes ignífugos. Para la fabricación de textiles para fines industriales y prendas de protección contra el calor, ya se utilizan en grandes cantidades productos de fibras inorgánicas no combustibles (incluidas las fibras de vidrio y metálicas).

Las características de riesgo de incendio más importantes de los textiles son las propiedades relacionadas con la inflamabilidad, la propagación de llamas, la generación de calor y los productos de combustión tóxicos. Se han desarrollado métodos de prueba especiales para su determinación. Los resultados de los ensayos obtenidos influyen en los campos de aplicación de estos productos (tiendas y pisos, mobiliario, tapicería de vehículos, ropa, moquetas, cortinas, ropa de protección especial contra el calor y la intemperie), así como las estipulaciones para restringir los riesgos en su uso. Una tarea esencial de los investigadores industriales es desarrollar textiles que soporten altas temperaturas, tratados con agentes ignífugos (muy combustibles, con tiempo de ignición prolongado, baja tasa de propagación de la llama, baja velocidad de liberación de calor) y que produzcan pequeñas cantidades de productos de combustión tóxicos. , así como para mejorar el efecto desfavorable de los accidentes de incendio por la quema de dichos materiales.

Líquidos combustibles e inflamables

En presencia de fuentes de ignición, los líquidos combustibles e inflamables son fuentes potenciales de riesgo. En primer lugar, el espacio de vapor abierto o cerrado por encima de tales líquidos proporciona un riesgo de incendio y explosión. Puede ocurrir combustión y, más frecuentemente, explosión, si el material está presente en la mezcla de vapor y aire en una concentración adecuada. De esto se deduce que la quema y explosión en la zona de líquidos combustibles e inflamables puede evitarse si:

• se excluyen las fuentes de ignición, el aire y el oxígeno; o

• en lugar de oxígeno, hay gas inerte en el entorno; o

• el líquido se almacena en un recipiente o sistema cerrado (ver Figura 1); o

• mediante una ventilación adecuada, se evita el desarrollo de concentraciones peligrosas de vapor.

Figura 1. Tipos comunes de tanques para almacenamiento de líquidos inflamables y combustibles.

En la práctica, se conocen un gran número de características de los materiales en relación con la peligrosidad de los líquidos combustibles e inflamables. Estos son los puntos de inflamación de copa cerrada y copa abierta, el punto de ebullición, la temperatura de ignición, la tasa de evaporación, los límites superior e inferior de la concentración de combustibilidad (límites de inflamabilidad o explosión), la densidad relativa de los vapores en comparación con el aire y la energía necesaria para la ignición de los vapores. Estos factores proporcionan información completa sobre la sensibilidad para la ignición de varios líquidos.

Casi en todo el mundo, el punto de inflamación, un parámetro determinado por una prueba estándar en condiciones atmosféricas, se utiliza como base para agrupar los líquidos (y los materiales que se comportan como líquidos a temperaturas relativamente bajas) en categorías de riesgo. Los requisitos de seguridad para el almacenamiento de líquidos, su manejo, los procesos tecnológicos y los equipos eléctricos a instalarse en su zona deben ser elaborados para cada categoría de inflamabilidad y combustibilidad. También se deben identificar las zonas de riesgo alrededor del equipo tecnológico para cada categoría. La experiencia ha demostrado que pueden ocurrir incendios y explosiones, según la temperatura y la presión del sistema, dentro del rango de concentración entre los dos límites inflamables.

Gases

Aunque todos los materiales, bajo una temperatura y presión específicas, pueden convertirse en gases, los materiales considerados gaseosos en la práctica son aquellos que se encuentran en estado gaseoso a temperatura normal (~20 °C) y presión atmosférica normal (~100 kPa).

Con respecto a los riesgos de incendio y explosión, los gases se pueden clasificar en dos grupos principales: combustible y gases no combustibles. De acuerdo con la definición aceptada en la práctica, los gases combustibles son aquellos que arden en el aire con una concentración normal de oxígeno, siempre que existan las condiciones requeridas para la combustión. La ignición solo ocurre por encima de cierta temperatura, con la temperatura de ignición necesaria y dentro de un rango de concentración dado.

Los gases no combustibles son aquellos que no se queman ni en el oxígeno ni en el aire con ninguna concentración de aire. Una parte de estos gases favorece la combustión (p. ej., oxígeno), mientras que la otra parte inhibe la combustión. Los gases no combustibles que no soportan la combustión se denominan gases inertes (nitrógeno, gases nobles, dióxido de carbono, etc.).

Para lograr la eficiencia económica, los gases almacenados y transportados en contenedores o recipientes de transporte suelen estar en estado comprimido, licuado o enfriado-condensado (criogénico). Básicamente, existen dos situaciones de peligro en relación con los gases: cuando están en contenedores y cuando se liberan de sus contenedores.

Para los gases comprimidos en contenedores de almacenamiento, el calor externo podría aumentar considerablemente la presión dentro del contenedor y la sobrepresión extrema podría provocar una explosión. Los contenedores de almacenamiento gaseoso incluirán típicamente una fase de vapor y una fase líquida. Debido a los cambios de presión y temperatura, la extensión de la fase líquida da lugar a una mayor compresión del espacio de vapor, mientras que la presión de vapor del líquido aumenta en proporción con el aumento de la temperatura. Como resultado de estos procesos, se puede producir una presión críticamente peligrosa. En general, se requiere que los contenedores de almacenamiento contengan la aplicación de dispositivos de alivio de sobrepresión. Estos son capaces de mitigar una situación peligrosa debido a temperaturas más altas.

Si los recipientes de almacenamiento no están suficientemente sellados o dañados, el gas fluirá hacia el espacio de aire libre, se mezclará con el aire y, según su cantidad y la forma en que fluya, puede causar la formación de un gran espacio de aire explosivo. El aire alrededor de un recipiente de almacenamiento con fugas puede ser inadecuado para respirar y puede ser peligroso para las personas cercanas, en parte debido al efecto tóxico de algunos gases y en parte debido a la concentración diluida de oxígeno.

Teniendo en cuenta el riesgo potencial de incendio debido a los gases y la necesidad de una operación segura, se debe conocer en detalle las siguientes características de los gases almacenados o utilizados, especialmente para los consumidores industriales: las propiedades químicas y físicas de los gases, la temperatura de ignición, la límites inferior y superior de concentración para la inflamabilidad, los parámetros peligrosos del gas en el contenedor, los factores de riesgo de la situación peligrosa causada por los gases liberados al aire libre, la extensión de las zonas de seguridad necesarias y las medidas especiales a tomar en caso de una posible situación de emergencia relacionada con la lucha contra incendios.

Química​

El conocimiento de los parámetros peligrosos de los productos químicos es una de las condiciones básicas para un trabajo seguro. Las medidas preventivas y los requisitos para la protección contra incendios pueden elaborarse solo si se tienen en cuenta las propiedades físicas y químicas relacionadas con el riesgo de incendio. De estas propiedades, las más importantes son las siguientes: combustibilidad; inflamabilidad; capacidad de reaccionar con otros materiales, agua o aire; inclinación a la corrosión; toxicidad; y radiactividad.

La información sobre las propiedades de los productos químicos puede obtenerse de las fichas técnicas emitidas por los fabricantes y de los manuales y manuales que contienen los datos de los productos químicos peligrosos. Estos proporcionan a los usuarios información no solo sobre las características técnicas generales de los materiales, sino también sobre los valores reales de los parámetros de riesgo (temperatura de descomposición, temperatura de ignición, concentraciones límite de combustión, etc.), su comportamiento especial, requisitos de almacenamiento y resistencia al fuego. combates, así como recomendaciones de primeros auxilios y terapia médica.

La toxicidad de los productos químicos, como riesgo potencial de incendio, puede actuar de dos formas. En primer lugar, la alta toxicidad de ciertos productos químicos en sí mismos puede ser peligrosa en un incendio. En segundo lugar, su presencia dentro de la zona de incendio puede restringir efectivamente las operaciones de extinción de incendios.

Los agentes oxidantes (nitratos, cloratos, peróxidos inorgánicos, permanganatos, etc.), aunque ellos mismos no sean combustibles, contribuyen en gran medida a la ignición de los materiales combustibles ya su combustión intensiva, en ocasiones explosiva.

El grupo de materiales inestables incluye los químicos (acetaldehído, óxido de etileno, peróxidos orgánicos, cianuro de hidrógeno, cloruro de vinilo) que polimerizan o se descomponen en violentas reacciones exotérmicas espontáneamente o con mucha facilidad.

Los materiales sensibles al agua y al aire son extremadamente peligrosos. Estos materiales (óxidos, hidróxidos, hidruros, anhídridos, metales alcalinos, fósforo, etc.) interactúan con el agua y el aire que siempre están presentes en la atmósfera normal, e inician reacciones acompañadas de una generación de calor muy elevada. Si son materiales combustibles, procederán a la ignición espontánea. Sin embargo, los componentes combustibles que inician la quema posiblemente exploten y se propaguen a los materiales combustibles en el área circundante.

La mayoría de los materiales corrosivos (ácidos inorgánicos -ácido sulfúrico, ácido nítrico, ácido perclórico, etc.- y halógenos -flúor, cloro, bromo, yodo) son fuertes agentes oxidantes, pero al mismo tiempo tienen efectos destructivos muy fuertes sobre los seres vivos. tejidos, por lo que se deben tomar medidas especiales para la lucha contra incendios.

La característica peligrosa de los elementos y compuestos radiactivos se ve incrementada por el hecho de que la radiación emitida por ellos puede ser dañina de varias maneras, además de que tales materiales pueden ser riesgos de incendio en sí mismos. Si en un incendio se daña la contención estructural de los objetos radiactivos involucrados, pueden liberarse materiales que irradian λ. Pueden tener un efecto ionizante muy fuerte y son capaces de la destrucción fatal de los organismos vivos. Los accidentes nucleares pueden ir acompañados de incendios, cuyos productos de descomposición se unen a los contaminantes radiactivos (radiación α y β) por adsorción. Estos pueden causar lesiones permanentes a las personas que participan en las operaciones de rescate si penetran en sus cuerpos. Dichos materiales son extremadamente peligrosos, porque las personas afectadas no perciben ninguna radiación a través de sus órganos sensoriales y su estado general de salud no parece empeorar. Es obvio que si los materiales radiactivos se queman, la radiactividad del sitio, los productos de descomposición y el agua utilizada para combatir incendios deben mantenerse bajo observación constante por medio de dispositivos de señalización radiactiva. El conocimiento de estos factores debe tenerse en cuenta para la estrategia de intervención y todas las operaciones adicionales. Los edificios para el manejo y almacenamiento de materiales radiactivos, así como para su uso tecnológico, deben estar construidos con materiales incombustibles de alta resistencia al fuego. Al mismo tiempo, se debe proporcionar un equipo automático de alta calidad para detectar, señalar y extinguir un incendio.

Explosivos y agentes de voladura

Los materiales explosivos se utilizan para muchos fines militares e industriales. Estos son productos químicos y mezclas que, cuando se ven afectados por una fuerte fuerza mecánica (golpe, choque, fricción) o iniciando la ignición, se transforman repentinamente en gases de gran volumen a través de una reacción de oxidación extremadamente rápida (por ejemplo, 1,000-10,000 m/s). El volumen de estos gases es el múltiplo del volumen del material explosivo ya explotado, y ejercerán una presión muy elevada sobre el entorno. Durante una explosión pueden surgir altas temperaturas (2,500-4,000 °C) que favorecen la ignición de los materiales combustibles en la zona de explosión.

La fabricación, el transporte y el almacenamiento de los distintos materiales explosivos se rigen por rigurosos requisitos. Un ejemplo es NFPA 495, Código de materiales explosivos.

Además de los materiales explosivos utilizados con fines militares e industriales, los materiales de voladura inductivos y los productos pirotécnicos también se tratan como peligros. En general, se suelen utilizar mezclas de materiales explosivos (ácido pícrico, nitroglicerina, hexógeno, etc.), pero también se utilizan mezclas de materiales susceptibles de explosión (pólvora negra, dinamita, nitrato de amonio, etc.). En el transcurso de los actos de terrorismo, se han dado a conocer los materiales plásticos, que son, en esencia, mezclas de materiales brisantes y plastificantes (ceras diversas, vaselina, etc.).

Para los materiales explosivos, el método más eficaz de protección contra incendios es la exclusión de las fuentes de ignición del entorno. Varios materiales explosivos son sensibles al agua o varios materiales orgánicos con capacidad de oxidación. Para estos materiales, se deben considerar cuidadosamente los requisitos para las condiciones de almacenamiento y las reglas para almacenar en el mismo lugar junto con otros materiales.

Metales

Se sabe por la práctica que casi todos los metales, bajo ciertas condiciones, son capaces de arder en el aire atmosférico. Los aceros y aluminios de gran espesor estructural, en base a su comportamiento al fuego, son claramente evaluados como incombustibles. Sin embargo, los polvos de aluminio, hierro en fina distribución y algodones metálicos de fibras metálicas delgadas pueden encenderse fácilmente y por lo tanto arder intensamente. Los metales alcalinos (litio, sodio, potasio), los metales alcalinotérreos (calcio, magnesio, zinc), circonio, hafnio, titanio, etc. se inflaman con extrema facilidad en forma de polvo, limaduras o finas bandas. Algunos metales tienen una sensibilidad tan alta que se almacenan separados del aire, en atmósferas de gas inerte o bajo un líquido neutro para los metales.

Los metales combustibles y aquellos que están acondicionados para quemarse producen reacciones de combustión extremadamente violentas que son procesos de oxidación de alta velocidad que liberan cantidades de calor considerablemente mayores que las observadas en la quema de líquidos combustibles e inflamables. La quema de polvo metálico en el caso de polvo sedimentado, después de la fase preliminar de ignición incandescente, puede convertirse en una quema rápida. Con el polvo levantado y las nubes de polvo resultantes, pueden ocurrir explosiones severas. La actividad de combustión y la afinidad por el oxígeno de algunos metales (como el magnesio) son tan altas que después de encenderse continuarán ardiendo en ciertos medios (p. ej., nitrógeno, dióxido de carbono, atmósfera de vapor) que se utilizan para extinguir incendios derivados de combustibles. materiales sólidos y líquidos.

La extinción de incendios de metales presenta una tarea especial para los bomberos. La elección del agente extintor adecuado y el proceso en el que se aplica son de gran importancia.

Los incendios de metales pueden controlarse con una detección muy temprana, la actuación rápida y adecuada de los bomberos utilizando el método más eficaz y, si es posible, la retirada de los metales y cualquier otro material combustible de la zona de combustión o, al menos, la reducción de su cantidades.

Debe prestarse especial atención a la protección contra la radiación cuando se queman metales radiactivos (plutonio, uranio). Deben tomarse medidas preventivas para evitar la penetración de productos de descomposición tóxicos en los organismos vivos. Por ejemplo, los metales alcalinos, debido a su capacidad de reaccionar violentamente con el agua, pueden extinguirse únicamente con polvos extintores secos. La quema de magnesio no se puede extinguir con éxito con agua, dióxido de carbono, halones o nitrógeno y, lo que es más importante, si estos agentes se utilizan en la extinción de incendios, la situación peligrosa será aún más grave. Los únicos agentes que se pueden aplicar con éxito son los gases nobles o en algunos casos el trifluoruro de boro.

Plásticos y caucho

Los plásticos son compuestos orgánicos macromoleculares producidos sintéticamente o por modificación de materiales naturales. La estructura y forma de estos materiales macromoleculares, producidos por reacciones de polimerización, poliadición o policondensación, influirán fuertemente en sus propiedades. Las cadenas moleculares de los termoplásticos (poliamidas, policarbonatos, poliésteres, poliestireno, policloruro de vinilo, polimetilmetacrilato, etc.) son lineales o ramificadas, los elastómeros (neopreno, polisulfuros, isopreno, etc.) están ligeramente reticulados, mientras que los plásticos termoendurecibles (duroplásticos: polialquídicos, resinas epoxi, poliuretanos, etc.) están densamente reticulados.

El caucho natural es utilizado como materia prima por la industria del caucho, y luego de ser vulcanizado, se produce el caucho. Los cauchos artificiales, cuya estructura es similar a la del caucho natural, son polímeros y copolímeros de butadieno.

La gama de productos de plástico y caucho utilizados en casi todos los campos de la vida cotidiana se amplía constantemente. El uso de la gran variedad y las excelentes propiedades técnicas de este grupo de materiales da como resultado elementos tales como diversas estructuras de construcción, muebles, ropa, productos básicos, piezas para vehículos y máquinas.

Por lo general, como materiales orgánicos, los plásticos y el caucho también se consideran materiales combustibles. Para la descripción de su comportamiento ante el fuego, se utilizan una serie de parámetros que pueden probarse mediante métodos especiales. Con el conocimiento de estos parámetros, se pueden asignar los campos de su aplicación (determinados, señalados, establecidos), y se pueden elaborar las disposiciones de seguridad contra incendios. Estos parámetros son la combustibilidad, la inflamabilidad, la capacidad de desarrollar humo, la inclinación a producir gases tóxicos y el goteo de combustión.

En muchos casos la temperatura de ignición de los plásticos es más alta que la de la madera o cualquier otro material, pero en la mayoría de los casos se encienden más fácilmente y su combustión se produce más rápidamente y con mayor intensidad. Los incendios de plásticos suelen ir acompañados del desagradable fenómeno de la liberación de grandes cantidades de humo denso que puede restringir fuertemente la visibilidad y desarrollar diversos gases tóxicos (ácido clorhídrico, fosgeno, monóxido de carbono, cianuro de hidrógeno, gases nitrosos, etc.). Los materiales termoplásticos se derriten durante la combustión, luego fluyen y, dependiendo de su ubicación (si están montados en el techo o en el techo), producen gotas que permanecen en el área de combustión y pueden encender los materiales combustibles que se encuentran debajo.

La mejora de las propiedades de combustión representa un problema complejo y un “asunto clave” de la química de los plásticos. Los agentes ignífugos inhiben la combustibilidad, la ignición será más lenta, la velocidad de combustión disminuirá y la propagación de la llama será más lenta. Al mismo tiempo, la cantidad y densidad óptica del humo será mayor y la mezcla de gases producida será más tóxica.

Polvos

En cuanto al estado físico, los polvos pertenecen a los materiales sólidos, pero sus propiedades físicas y químicas difieren de las de esos mismos materiales en forma compacta. Se sabe que los accidentes industriales y las catástrofes son causados ​​por explosiones de polvo. Los materiales que en su forma habitual no son combustibles, como los metales, pueden iniciar una explosión en forma de polvo mezclado con el aire al verse afectados por cualquier fuente de ignición, incluso de baja energía. El peligro de explosión también existe con polvos de materiales combustibles.

El polvo puede ser un peligro de explosión no solo cuando flota en el aire, sino también cuando se asienta. En las capas de polvo, se puede acumular calor y se puede desarrollar una combustión lenta en el interior como resultado de la mayor capacidad de reacción de las partículas y su menor conductividad térmica. Entonces el polvo puede ser agitado por destellos, y la posibilidad de explosión de polvo aumentará.

Las partículas flotantes en distribución fina presentan un peligro más grave. De manera similar a las propiedades de explosión de los gases y vapores combustibles, los polvos también tienen un rango especial de concentración de aire y polvo en el que puede ocurrir una explosión. Los valores límite inferior y superior de la concentración de explosión y la amplitud del rango de concentración dependen del tamaño y la distribución de las partículas. Si la concentración de polvo supera la concentración más alta que da lugar a una explosión, una parte del polvo no se destruye con el fuego y absorbe calor y, como consecuencia, la presión de explosión desarrollada permanece por debajo del máximo. El contenido de humedad del aire también influye en la ocurrencia de una explosión. A mayor humedad, la temperatura de ignición de la nube de polvo aumentará en proporción a la cantidad de calor necesaria para la evaporación de la humedad. Si se mezcla un polvo extraño inerte en una nube de polvo, se reducirá la explosividad de la mezcla de polvo y aire. El efecto será el mismo si se mezclan gases inertes en la mezcla de aire y polvo, porque la concentración de oxígeno necesaria para la combustión será menor.

La experiencia ha demostrado que todas las fuentes de ignición, incluso las de mínima energía de ignición, son capaces de encender nubes de polvo (llamas abiertas, arco eléctrico, chispas mecánicas o electrostáticas, superficies calientes, etc.). Según los resultados de las pruebas obtenidas en laboratorio, la demanda energética para la ignición de las nubes de polvo es de 20 a 40 veces mayor que en el caso de mezclas de vapor combustible y aire.

Los factores que influyen en el peligro de explosión de los polvos sedimentados son las propiedades de ingeniería física y térmica de la capa de polvo, la temperatura de incandescencia del polvo y las propiedades de ignición de los productos de descomposición liberados por la capa de polvo.

Atrás

La historia nos dice que los fuegos eran útiles para calentar y cocinar, pero causaron grandes daños en muchas ciudades. Muchas casas, edificios importantes y, a veces, ciudades enteras fueron destruidas por el fuego.

Una de las primeras medidas de prevención de incendios fue el requisito de extinguir todos los incendios antes del anochecer. Por ejemplo, en 872 en Oxford, Inglaterra, las autoridades ordenaron tocar una campana de toque de queda al atardecer para recordar a los ciudadanos que extinguieran todos los incendios interiores durante la noche (Bugbee 1978). De hecho, la palabra toque de queda se deriva del francés toque de queda que literalmente significa “fuego de cobertura”.

La causa de los incendios suele ser el resultado de la acción humana que une el combustible y una fuente de ignición (p. ej., papel de desecho almacenado junto a equipos de calefacción o líquidos inflamables volátiles que se utilizan cerca de llamas abiertas).

Los incendios requieren combustible, una fuente de ignición y algún mecanismo para unir el combustible y la fuente de ignición en presencia de aire o algún otro oxidante. Si se pueden desarrollar estrategias para reducir las cargas de combustible, eliminar las fuentes de ignición o prevenir la interacción combustible/ignición, entonces se pueden reducir las pérdidas por incendios y las muertes y lesiones humanas.

En los últimos años, ha habido un énfasis creciente en la prevención de incendios como una de las medidas más rentables para hacer frente al problema de los incendios. A menudo es más fácil (y más económico) evitar que se inicien incendios que controlarlos o extinguirlos una vez que se han iniciado.

Esto se ilustra en el Árbol de conceptos de seguridad contra incendios (NFPA 1991; 1995a) desarrollado por la NFPA en los Estados Unidos. Este enfoque sistemático de los problemas de seguridad contra incendios muestra que los objetivos, como reducir las muertes por incendios en el lugar de trabajo, se pueden lograr evitando la ignición del fuego o gestionando el impacto del fuego.

La prevención de incendios significa inevitablemente cambiar el comportamiento humano. Esto requiere educación sobre seguridad contra incendios, respaldada por la gerencia, utilizando los últimos manuales de capacitación, estándares y otros materiales educativos. En muchos países, estas estrategias están reforzadas por ley, lo que exige que las empresas cumplan con los objetivos de prevención de incendios legislados como parte de su compromiso de seguridad y salud ocupacional con sus trabajadores.

La educación sobre seguridad contra incendios se discutirá en la siguiente sección. Sin embargo, ahora hay evidencia clara en el comercio y la industria del importante papel de la prevención de incendios. Se está haciendo un gran uso a nivel internacional de las siguientes fuentes: Lees, Prevención de pérdidas en las industrias de procesos, Volúmenes 1 y 2 (1980); NFPA 1—Código de Prevención de Incendios (1992); El Reglamento de Gestión de la Seguridad y Salud en el Trabajo (ECD 1992); y Manual de protección contra incendios de la NFPA (Cote 1991). Estos se complementan con muchas regulaciones, estándares y materiales de capacitación desarrollados por gobiernos nacionales, empresas y compañías de seguros para minimizar las pérdidas de vidas y propiedades.

Educación y prácticas de seguridad contra incendios

Para que un programa de educación sobre seguridad contra incendios sea efectivo, debe haber un compromiso importante de política corporativa con la seguridad y el desarrollo de un plan efectivo que tenga los siguientes pasos: (a) Fase de planificación: establecimiento de metas y objetivos; (b) Fase de diseño e implementación; y (c) Fase de evaluación del programa—monitoreo de la efectividad.

Metas y objetivos

Gratton (1991), en un importante artículo sobre educación en seguridad contra incendios, definió las diferencias entre metas, objetivos y prácticas o estrategias de implementación. Los objetivos son declaraciones generales de intenciones que en el lugar de trabajo se puede decir “para reducir el número de incendios y, por lo tanto, reducir las muertes y lesiones entre los trabajadores, y el impacto financiero en las empresas”.

Las partes financiera y de personas del objetivo general no son incompatibles. La práctica moderna de gestión de riesgos ha demostrado que las mejoras en la seguridad de los trabajadores a través de prácticas eficaces de control de pérdidas pueden ser rentables para la empresa y beneficiar a la comunidad.

Estos objetivos deben traducirse en objetivos específicos de seguridad contra incendios para empresas particulares y su fuerza laboral. Estos objetivos, que deben ser medibles, suelen incluir declaraciones como:

• reducir los accidentes industriales y los incendios resultantes

• reducir las muertes y lesiones por incendios

• reducir los daños a la propiedad de la empresa.

Para muchas empresas, puede haber objetivos adicionales, como la reducción de los costos de interrupción del negocio o la minimización de la exposición a la responsabilidad legal.

La tendencia entre algunas empresas es suponer que el cumplimiento de los códigos y normas de construcción locales es suficiente para garantizar que se cumplan sus objetivos de seguridad contra incendios. Sin embargo, dichos códigos tienden a concentrarse en la seguridad de la vida, suponiendo que se produzcan incendios.

La gestión moderna de la seguridad contra incendios entiende que la seguridad absoluta no es un objetivo realista, pero establece objetivos de rendimiento medibles para:

• minimizar los incidentes de incendio a través de una prevención eficaz de incendios

• proporcionar medios efectivos para limitar el tamaño y las consecuencias de los incidentes de incendio a través de procedimientos y equipos de emergencia efectivos

• use un seguro para protegerse contra incendios grandes e imprevistos, en particular los que surgen de peligros naturales como terremotos e incendios forestales.

Diseño e implementación

El diseño y la implementación de programas de educación sobre seguridad contra incendios para la prevención de incendios dependen de manera crítica del desarrollo de estrategias bien planificadas y una gestión y motivación efectivas de las personas. Debe haber un apoyo corporativo fuerte y absoluto para la implementación completa de un programa de seguridad contra incendios para que tenga éxito.

El rango de estrategias ha sido identificado por Koffel (1993) y en NFPA's Manual de riesgos de incendios industriales (Linville 1990). Incluyen:

• promover la política y las estrategias de la empresa en materia de seguridad contra incendios a todos los empleados de la empresa

• Identificar todos los posibles escenarios de incendio e implementar las acciones apropiadas de reducción de riesgos.

• monitorear todos los códigos y estándares locales que definen el estándar de cuidado en una industria en particular

• operar un programa de administración de pérdidas para medir todas las pérdidas y compararlas con los objetivos de desempeño

• Capacitación de todos los empleados en técnicas adecuadas de prevención de incendios y respuesta a emergencias.

• Algunos ejemplos internacionales de estrategias de implementación incluyen:

• cursos operados por la Asociación de Protección contra Incendios (FPA) en el Reino Unido que conducen al Diploma Europeo en Prevención de Incendios (Welch 1993)

• la creación de SweRisk, una empresa subsidiaria de la Asociación Sueca de Protección contra Incendios, para ayudar a las empresas a realizar evaluaciones de riesgos y desarrollar programas de prevención de incendios (Jernberg 1993)

• participación masiva de ciudadanos y trabajadores en la prevención de incendios en Japón según los estándares desarrollados por la Agencia de Defensa contra Incendios de Japón (Hunter 1991)

• entrenamiento de seguridad contra incendios en los Estados Unidos a través del uso del Manual del educador de seguridad contra incendios (NFPA 1983) y el Manual de educación pública sobre incendios (Osterhoust 1990).

Es de vital importancia medir la eficacia de los programas de educación sobre seguridad contra incendios. Esta medida proporciona la motivación para una mayor financiación, desarrollo y ajuste del programa cuando sea necesario.

El mejor ejemplo de monitoreo y éxito de la educación sobre seguridad contra incendios se encuentra probablemente en los Estados Unidos. Él Aprende a no quemarte^Ò El programa, destinado a educar a los jóvenes de los Estados Unidos sobre los peligros de los incendios, ha sido coordinado por la División de Educación Pública de la NFPA. El seguimiento y análisis en 1990 identificó un total de 194 vidas salvadas como resultado de las acciones adecuadas de seguridad humana aprendidas en los programas de educación sobre seguridad contra incendios. Un 30% de estas vidas salvadas pueden atribuirse directamente a la Aprende a no quemarte^Ò programas.

La introducción de detectores de humo residenciales y programas de educación sobre seguridad contra incendios en los Estados Unidos también se han sugerido como las principales razones de la reducción de muertes por incendios domésticos en ese país, de 6,015 en 1978 a 4,050 en 1990 (NFPA 1991).

Prácticas de limpieza industrial

En el campo industrial, Lees (1980) es una autoridad internacional. Indicó que en muchas industrias hoy en día, el potencial de grandes pérdidas de vidas, lesiones graves o daños a la propiedad es mucho mayor que en el pasado. Pueden producirse grandes incendios, explosiones y emisiones tóxicas, especialmente en las industrias petroquímica y nuclear.

Por lo tanto, la prevención de incendios es la clave para minimizar la ignición del fuego. Las plantas industriales modernas pueden lograr buenos registros de seguridad contra incendios a través de programas bien administrados de:

• inspecciones de limpieza y seguridad

• Capacitación en prevención de incendios para empleados.

• mantenimiento y reparacion de equipos

• seguridad y prevención de incendios provocados (Blye y Bacon 1991).

Higgins (1991) proporciona una guía útil sobre la importancia de la limpieza para la prevención de incendios en locales comerciales e industriales en el documento de la NFPA. Manual de protección contra incendios.

El valor de una buena limpieza para minimizar las cargas combustibles y prevenir la exposición de las fuentes de ignición se reconoce en las herramientas informáticas modernas que se utilizan para evaluar los riesgos de incendio en las instalaciones industriales. El software FREM (Fire Risk Evaluation Method) en Australia identifica la limpieza como un factor clave de seguridad contra incendios (Keith 1994).

Equipo de aprovechamiento de calor

El equipo de utilización de calor en el comercio y la industria incluye hornos, estufas, hornos, deshidratadores, secadores y tanques de enfriamiento rápido.

En la NFPA Manual de riesgos de incendios industriales, Simmons (1990) identificó los problemas de incendio con equipos de calefacción como:

1. la posibilidad de encender materiales combustibles almacenados cerca
2. peligros de combustible resultantes de combustible no quemado o combustión incompleta
3. sobrecalentamiento que conduce a la falla del equipo
4. ignición de solventes combustibles, materiales sólidos u otros productos en proceso.

Estos problemas de incendios se pueden superar mediante una combinación de buena limpieza, controles y enclavamientos adecuados, capacitación y pruebas del operador, y limpieza y mantenimiento en un programa eficaz de prevención de incendios.

Las recomendaciones detalladas para las diversas categorías de equipos de utilización de calor se establecen en las normas de la NFPA. Manual de protección contra incendios (Cote 1991). Estos se resumen a continuación.

Hornos y hornos

Los incendios y las explosiones en hornos y hornos suelen resultar del combustible utilizado, de las sustancias volátiles proporcionadas por el material del horno o de una combinación de ambos. Muchos de estos hornos u hornos funcionan a una temperatura de 500 a 1,000 °C, que está muy por encima de la temperatura de ignición de la mayoría de los materiales.

Los hornos y las calderas requieren una variedad de controles y enclavamientos para garantizar que los gases combustibles no quemados o los productos de combustión incompleta no puedan acumularse y encenderse. Por lo general, estos peligros se desarrollan durante el encendido o durante las operaciones de apagado. Por lo tanto, se requiere capacitación especial para garantizar que los operadores siempre sigan los procedimientos de seguridad.

La construcción de edificios no combustibles, la separación de otros equipos y materiales combustibles y alguna forma de supresión automática de incendios suelen ser elementos esenciales de un sistema de seguridad contra incendios para evitar la propagación en caso de que se inicie un incendio.

Hornos

Los hornos se utilizan para secar madera (Lataille 1990) y para procesar o “cocer” productos de arcilla (Hrbacek 1984).

Una vez más, este equipo de alta temperatura representa un peligro para su entorno. Un diseño de separación adecuado y una buena limpieza son esenciales para prevenir incendios.

Los hornos de madera utilizados para secar la madera también son peligrosos porque la madera en sí misma es una carga de fuego alta y, a menudo, se calienta cerca de su temperatura de ignición. Es fundamental que los hornos se limpien regularmente para evitar la acumulación de pequeños trozos de madera y aserrín para que no entren en contacto con el equipo de calefacción. Se prefieren los hornos hechos de material de construcción resistente al fuego, equipados con rociadores automáticos y provistos de sistemas de ventilación/circulación de aire de alta calidad.

Deshidratadores y secadores

Este equipo se utiliza para reducir el contenido de humedad de productos agrícolas como leche, huevos, cereales, semillas y heno. Los secadores pueden ser de fuego directo, en cuyo caso los productos de la combustión entran en contacto con el material que se está secando, o pueden ser de fuego indirecto. En cada caso, se requieren controles para cerrar el suministro de calor en caso de temperatura excesiva o incendio en la secadora, sistema de escape o sistema transportador o falla de los ventiladores de circulación de aire. Nuevamente, se requiere una limpieza adecuada para evitar la acumulación de productos que podrían encenderse.

tanques de enfriamiento

Los principios generales de seguridad contra incendios de los tanques de extinción están identificados por Ostrowski (1991) y Watts (1990).

El proceso de enfriamiento, o enfriamiento controlado, ocurre cuando un artículo de metal calentado se sumerge en un tanque de aceite de enfriamiento. El proceso se lleva a cabo para endurecer o templar el material a través del cambio metalúrgico.

La mayoría de los aceites de enfriamiento son aceites minerales que son combustibles. Deben elegirse cuidadosamente para cada aplicación para garantizar que la temperatura de ignición del aceite esté por encima de la temperatura de funcionamiento del tanque a medida que se sumergen las piezas de metal caliente.

Es fundamental que el aceite no se desborde por los lados del tanque. Por lo tanto, los controles de nivel de líquido y los drenajes apropiados son esenciales.

La inmersión parcial de artículos calientes es la causa más común de incendios en tanques de extinción. Esto se puede evitar mediante la transferencia de material o los arreglos de transporte apropiados.

Asimismo, se deben proporcionar los controles apropiados para evitar temperaturas excesivas del aceite y la entrada de agua en el tanque que puede provocar un desbordamiento y un incendio importante dentro y alrededor del tanque.

A menudo se utilizan sistemas automáticos de extinción de incendios específicos, como dióxido de carbono o productos químicos secos, para proteger la superficie del tanque. Es deseable la protección del edificio con rociadores automáticos en el techo. En algunos casos, también se requiere una protección especial de los operadores que necesitan trabajar cerca del tanque. A menudo, se proporcionan sistemas de rociado de agua para proteger a los trabajadores de la exposición.

Por encima de todo, es esencial una formación adecuada de los trabajadores en respuesta a emergencias, incluido el uso de extintores de incendios portátiles.

Equipo de proceso químico

Las operaciones para cambiar químicamente la naturaleza de los materiales a menudo han sido la fuente de grandes catástrofes, causando daños severos a la planta y muerte y lesiones a los trabajadores y las comunidades circundantes. Los riesgos para la vida y la propiedad de los incidentes en las plantas de procesos químicos pueden provenir de incendios, explosiones o liberaciones de sustancias químicas tóxicas. La energía de destrucción a menudo proviene de la reacción química descontrolada de los materiales del proceso, la combustión de combustibles que generan ondas de presión o altos niveles de radiación y misiles voladores que pueden causar daños a grandes distancias.

Operaciones y equipos de planta.

La primera etapa del diseño es comprender los procesos químicos involucrados y su potencial para la liberación de energía. Lees (1980) en su Prevención de pérdidas en las industrias de procesos establece en detalle los pasos necesarios para llevar a cabo, que incluyen:

• diseño adecuado del proceso

• estudio de mecanismos de falla y confiabilidad

• identificación de peligros y auditorías de seguridad

• evaluación del peligro—causa/consecuencias.

• La evaluación de los grados de peligrosidad debe examinar:

• emisión potencial y dispersión de productos químicos, en particular sustancias tóxicas y contaminantes

• efectos de la radiación del fuego y la dispersión de los productos de la combustión

• resultados de explosiones, particularmente ondas de choque de presión que pueden destruir otras plantas y edificios.

Más detalles de los peligros del proceso y su control se dan en Directrices de planta para la gestión técnica de la seguridad del proceso químico (AICHE 1993); Propiedades peligrosas de los materiales industriales de Sax (Lewis 1979); y la NFPA Manual de riesgos de incendios industriales (Linville 1990).

Protección de emplazamiento y exposición

Una vez que se han identificado los peligros y las consecuencias de incendios, explosiones y emisiones tóxicas, se puede emprender la ubicación de las plantas de procesos químicos.

Nuevamente, Lees (1980) y Bradford (1991) brindaron pautas sobre la ubicación de las plantas. Las plantas deben estar suficientemente separadas de las comunidades circundantes para garantizar que esas comunidades no se vean afectadas por un accidente industrial. La técnica de evaluación cuantitativa de riesgos (QRA) para determinar las distancias de separación se usa ampliamente y está legislada para el diseño de plantas de procesos químicos.

El desastre de Bhopal, India, en 1984 demostró las consecuencias de ubicar una planta química demasiado cerca de una comunidad: más de 1,000 personas murieron a causa de químicos tóxicos en un accidente industrial.

La provisión de espacios de separación alrededor de las plantas químicas también permite un fácil acceso para combatir incendios desde todos los lados, independientemente de la dirección del viento.

Las plantas químicas deben brindar protección contra la exposición en forma de salas de control resistentes a las explosiones, refugios para los trabajadores y equipo de extinción de incendios para garantizar que los trabajadores estén protegidos y que se pueda emprender una lucha contra incendios eficaz después de un incidente.

control de derrames

Los derrames de materiales inflamables o peligrosos deben mantenerse pequeños mediante un diseño de proceso apropiado, válvulas a prueba de fallas y equipos de detección/control apropiados. Sin embargo, si se producen grandes derrames, deben limitarse a áreas rodeadas de paredes, a veces de tierra, donde puedan arder sin causar daño si se inflaman.

Los incendios en los sistemas de drenaje son comunes, y se debe prestar especial atención a los drenajes y sistemas de alcantarillado.

Riesgos de transferencia de calor

Los equipos que transfieren calor de un fluido caliente a uno más frío pueden ser una fuente de incendios en las plantas químicas. Las temperaturas localizadas excesivas pueden causar la descomposición y quemar muchos materiales. Esto a veces puede causar la ruptura del equipo de transferencia de calor y la transferencia de un fluido a otro, provocando una reacción violenta no deseada.

Los altos niveles de inspección y mantenimiento, incluida la limpieza del equipo de transferencia de calor, son esenciales para una operación segura.

Reactores

Los reactores son los recipientes en los que se llevan a cabo los procesos químicos deseados. Pueden ser de tipo continuo o por lotes, pero requieren una atención especial en el diseño. Los recipientes deben estar diseñados para resistir presiones que puedan resultar de explosiones o reacciones incontroladas o, alternativamente, deben estar provistos de dispositivos de alivio de presión adecuados y, en ocasiones, de ventilación de emergencia.

Las medidas de seguridad para los reactores químicos incluyen:

• instrumentación y controles adecuados para detectar posibles incidentes, incluidos los circuitos redundantes

• limpieza, inspección y mantenimiento de alta calidad del equipo y los controles de seguridad

• Capacitación adecuada de los operadores en control y respuesta a emergencias.

• equipo apropiado de extinción de incendios y personal de extinción de incendios.

Soldadura y corte

La Factory Mutual Engineering Corporation (FM) Hoja de datos de prevención de pérdidas (1977) muestra que cerca del 10% de las pérdidas en propiedades industriales se deben a incidentes de corte y soldadura de materiales, generalmente metales. Está claro que las altas temperaturas requeridas para fundir los metales durante estas operaciones pueden provocar incendios, al igual que las chispas que se generan en muchos de estos procesos.

la fm Hoja de datos (1977) indica que los materiales más frecuentemente implicados en incendios por soldadura y corte son los líquidos inflamables, los depósitos aceitosos, los polvos combustibles y la madera. Los tipos de áreas industriales donde es más probable que ocurran accidentes son las áreas de almacenamiento, las obras de construcción, las instalaciones en reparación o alteración y los sistemas de eliminación de desechos.

Las chispas del corte y la soldadura a menudo pueden viajar hasta 10 m y alojarse en materiales combustibles donde pueden ocurrir incendios sin llama y luego llamas.

Procesos eléctricos

La soldadura por arco y el corte por arco son ejemplos de procesos que involucran electricidad para proporcionar el arco que es la fuente de calor para fundir y unir metales. Los destellos de chispas son comunes y se requiere protección de los trabajadores contra electrocución, destellos de chispas y radiación de arco intenso.

Procesos de gas oxicombustible

Este proceso utiliza el calor de combustión del gas combustible y el oxígeno para generar llamas de alta temperatura que funden los metales que se unen o cortan. Manz (1991) indicó que el acetileno es el gas combustible más utilizado debido a su alta temperatura de llama de alrededor de 3,000 °C.

La presencia de un combustible y oxígeno a alta presión aumenta el peligro, al igual que la fuga de estos gases de sus cilindros de almacenamiento. Es importante recordar que muchos materiales que no se queman, o solo se queman lentamente en el aire, se queman violentamente en oxígeno puro.

Salvaguardias y precauciones

Las buenas prácticas de seguridad son identificadas por Manz (1991) en la NFPA Manual de protección contra incendios.

Estas salvaguardas y precauciones incluyen:

• diseño, instalación y mantenimiento adecuados de equipos de soldadura y corte, en particular almacenamiento y prueba de fugas de cilindros de combustible y oxígeno

• preparación adecuada de las áreas de trabajo para eliminar toda posibilidad de ignición accidental de los combustibles circundantes

• estricto control de gestión sobre todos los procesos de soldadura y corte

• capacitación de todos los operadores en prácticas seguras

• ropa adecuada resistente al fuego y protección para los ojos para los operadores y trabajadores cercanos

• ventilación adecuada para evitar la exposición de los operadores o trabajadores cercanos a gases y humos nocivos.

Se requieren precauciones especiales al soldar o cortar tanques u otros recipientes que hayan contenido materiales inflamables. Una guía útil es la de la American Welding Society. Prácticas seguras recomendadas para la preparación para soldadura y corte de recipientes que han contenido sustancias peligrosas (1988).

Para obras de construcción y reformas, una publicación del Reino Unido, el Consejo de Prevención de Pérdidas Prevención de incendios en obras de construcción (1992) es útil. Contiene un ejemplo de permiso de trabajo en caliente para controlar las operaciones de corte y soldadura. Esto sería útil para la gestión en cualquier planta o sitio industrial. Un permiso de muestra similar se proporciona en el FM Hoja de datos sobre corte y soldadura (1977).

Proteccion contra rayos

Los rayos son una causa frecuente de incendios y muertes de personas en muchos países del mundo. Por ejemplo, cada año mueren unos 240 ciudadanos estadounidenses a consecuencia de un rayo.

Los relámpagos son una forma de descarga eléctrica entre las nubes cargadas y la tierra. la fm Hoja de datos (1984) sobre rayos indica que la caída de rayos puede oscilar entre 2,000 y 200,000 A como resultado de una diferencia de potencial de 5 a 50 millones de V entre las nubes y la tierra.

La frecuencia de los relámpagos varía entre países y áreas dependiendo de la cantidad de días de tormenta por año para la localidad. El daño que pueden causar los rayos depende en gran medida de las condiciones del suelo, y ocurren más daños en áreas de alta resistividad del suelo.

Medidas de protección—edificios

La NFPA 780 Norma para la Instalación de Sistemas de Protección contra Rayos (1995b) establece los requisitos de diseño para la protección de edificios. Si bien la teoría exacta de las descargas de rayos aún se está investigando, el principio básico de la protección es proporcionar un medio por el cual una descarga de rayos pueda entrar o salir de la tierra sin dañar el edificio protegido.

Los sistemas de iluminación, por lo tanto, tienen dos funciones:

• para interceptar la descarga del rayo antes de que golpee el edificio

• proporcionar una ruta de descarga inofensiva a tierra.

• Esto requiere que los edificios estén equipados con:

• pararrayos o mástiles

• conductores de bajada

• buenas conexiones a tierra, normalmente 10 ohmios o menos.

Davis (1991) en NFPA proporciona más detalles para el diseño de protección contra rayos para edificios. Manual de protección contra incendios (Cote 1991) y en el British Standards Institute's Código de Prácticas (1992).

Las líneas aéreas de transmisión, los transformadores, las subestaciones exteriores y otras instalaciones eléctricas pueden resultar dañadas por la caída directa de rayos. Los equipos de transmisión eléctrica también pueden captar picos de voltaje y corriente inducidos que pueden ingresar a los edificios. Pueden producirse incendios, daños al equipo y una interrupción grave de las operaciones. Se requieren pararrayos para desviar estos picos de voltaje a tierra a través de una conexión a tierra efectiva.

El mayor uso de equipos informáticos sensibles en el comercio y la industria ha hecho que las operaciones sean más sensibles a las sobretensiones transitorias inducidas en los cables de alimentación y comunicación en muchos edificios. Se requiere una protección transitoria adecuada y se proporciona una guía especial en el Instituto Británico de Normas BS 6651:1992, La Protección de Estructuras Contra Rayos.

Mantenimiento

El mantenimiento adecuado de los sistemas de iluminación es esencial para una protección eficaz. Se debe prestar especial atención a las conexiones a tierra. Si no son efectivos, los sistemas de protección contra rayos no serán efectivos.

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