CARRERA: TECNICO SUPERIOR EN HIGIENE Y SEGURIDAD EN EL TRABAJO

FISICO – QUIMICA DEL FUEGO

JAVIER ALEJANDRO DA CUNHA PROFESOR SEGURIDAD IV SEGURIDAD CONTRA INCENDIOS

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QUIMICA DEL FUEGO

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

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¿QUE ES LA COMBUSTION?

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

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REACCION QUIMICA DE OXIDACIÓN

C3H8 + 502 3CO2 + 4H2O + QPROPANO OXIGENO PRODUCTOS DE LA COMBUSTION

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Reacciones químicas

Endotérmicas -

Exotérmicas +

¿?

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VELOCIDAD DE OXIDACIONOXIDACION EXTREMADAMENTE LENTALa transformación del agente reductor es dada en el tiempo

OXIDACION LENTAEs una reacción exotérmica, pero no sobrepasa de 6 a 7 grados del entorno.

OXIDACION RAPIDÁDefinición de Combustión

OXIDACION MUY RAPIDÁLa reacción se propaga en la masa de la sustancia a velocidad del sonido, denominado deflagración

OXIDACION EXTREMADAMENTE RAPIDÁ.La reacción se propaga a una velocidad mas rápida que la del

sonido, se la denomina detonación.

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COMBURENTE

CALOR

COMBUSTIBLE

¿POR QUE NO HAY COMBUSTION?

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Calor

Temperatura

¿?

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TEMPERATURA DE INFLAMACIÓN (FLASH POINT) Se emites gases inflamables en cantidad suficiente para provocar su ignición en presencia de chispa o llama, pero sin llegar a continuar luego de retirar la fuente de calor

Los puntos de inflamabilidad de algunos productos son:Nafta -43ºCAlcohol butílico: -38ºCAlcohol etílico: 12ºCAlcohol metílico: 11ºCBenceno: 20ºCHexano: -28ºCKerosene: 38ºC a 72ºCDiesel: 52ºC a 96°CTolueno: 9ºC

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

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

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

Límites de Inflamabilidad

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1m

1m

1m

1m³

Volumen (V)

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Límites de Inflamabilidad

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Límites de Inflamabilidad

100% aire 0% aire

100% combustible

0% combustible

RIESGO DE COMBUSTION

Mezcla explosiva

MEZCLA POBRE MEZCLA MUY RICA

LSILII

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Limites Inferior y Superior de Inflamabilidad LII % en aire LSI % en aire

2,6 12,8

100% aire 0% aire

100% combustible

0% combustible

RIESGO DE COMBUSTION

ACETONA

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100% aire 0% aire

100% combustible

0% combustible

RIESGO DE COMBUSTION

2,5 81,0

LÍmites Inferior y Superior de Inflamabilidad LII % en aire LSI % en aire ACETILENO

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COMBURENTE

CALOR

COMBUSTIBLE

¿POR QUE NO HAY COMBUSTION?

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COM

BUREN

TE CALO

R

COMBUSTIBLE

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¿Qué nos hace falta para qué exista una combustión?

1.Material comburente o oxidante

2.Material Combustible o reductor

3.Fuente de Calor

4.La mezcla de gases o vapores tiene que estar

dentro del rango de inflamabilidad.

5.Temperatura de ignición

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¿Que es el fuego?

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

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COMO SE COMPONE EL FUEGOLa proporción ideal de O2 es de 21 %, pero en atmósferas por arriba del 14% y por debajo del 26%, puede haber riesgo de incendio.

El calor es un tipo de energía, su contribución es tan importante, que se dice que todo fuego comienza por el calor.

Existen diversos tipos de combustibles, estos pueden encontrarse en diferentes estados.

COM

BUREN

TE CALO

R

COMBUSTIBLE

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COMO SE COMPONE EL FUEGO

COM

BUREN

TE CALO

R

COMBUSTIBLE

Reacción en cadena:Proceso que permite la continuidad y propagación del incendio siempre que se mantenga el aporte de combustible y comburente.

Reacción En

cadena

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COMBURENTE

COMBUSTIBLE

REACCION EN CADENA

CALOR

COMPOSICIÓN DEL FUEGO

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COMPOSICIÓN DEL FUEGO

COMBUSTIBLE

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

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

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COMBUSTIBLE

COEFICIENTE DE SUPERFICIE MASA

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COMPOSICIÓN DEL FUEGO

COMBURENTE

COMBURENTE O AGENTE OXIDANTE

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

• Oxígeno y ozono (generalmente del aire). • Peróxido de hidrógeno. • Ácidos nítrico y sulfúrico concentrados. • Óxidos de metales pesados, particularmente de aquellos que tienen valencia

alta, tales como el dióxido de manganeso, dióxido de plomo, etc. • Nitratos clorados, perclorados y peróxidos. • Cromatos, dicromatos, permanganatos, hipocloritos e hipodromitos

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SOBRE OXIGENACION

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ENERGÍA DE ACTIVACIÓN

Energía necesaria para el inicio de la reacción de combustión

COMPOSICIÓN DEL FUEGO

CALOR

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TIPOS DE ENERGÍA DE ACTIVACIÓN

Energía térmicaEnergía eléctricaEnergía químicaEnergía mecánicaEnergía nuclear

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Energía térmicaFuentes energéticas que generan calor y por

medio de contacto con combustibles o por efecto de los mecanismos de transmisión de calor,

pueden transmitir suficiente energía para llegar a incendiar un material combustible

Ej.: Cigarrillos encendidos, útiles de soldadura y corte, condiciones ambientales, hornos y

calderas, candilejas, etc.

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Energía eléctrica

Producida por la naturaleza (rayos)Producida por el hombre

ResistenciaDieléctricoInducción

Arco eléctricoElectricidad estática

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Riesgos eléctricos habituales

Chispas: Producidas por interruptores, motores, etc.

Cortocircuitos y sobrecargas: Instalaciones con falta de mantenimiento preventivo, manipulación de

instalaciones, instalaciones provisionales, “puenteo” de interruptores diferenciales y magneto térmicos. Estos

últimos pueden producir descargas eléctricas a personas

Fallos en puestas a tierra: Producen descargas por electricidad estática

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Calentamiento espontáneoCondiciones ambientales y/o del entorno que pueden producir la oxidación espontánea de

un material combustibleFactores que influyen:

Cantidad de aire disponibleTasa de generación de calorPropiedades aislantes del entorno inmediato

Energía química

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Calor de descomposición

Calor producido por sustancias que para su formación precisan de procesos endotérmicos lo

cual hace que dichos materiales sean muy inestables como por ejemplo el nitrato de

celulosa

Energía química

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Calor de disolución

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

en agua

Energía química

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Calor generado por fricción o rozamiento ruleman mal engrasado, roce correa-polea, etc.

Chispas producidas por fricción Caídas de herramientas, chispas de esmerilado, elementos

incandescentes de corte y soldadura, etc.

Calor de compresión Producido por la compresión de un gas y conocido por efecto diesel

Energía mecánica

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Calor de combustión

El calor desprendido por la combustión de un combustible puede generar suficiente cantidad de calor para que el mismo proceso se produzca

en materiales contiguos. Es el mecanismo de propagación de un incendio

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TIPOS DE PROPAGACIÓN DEL CALORCONDUCCION

Transmisión del calor a través de un sólido en contacto directo con otro sólido.

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TIPOS DE PROPAGACIÓN DEL CALORCONVECCIÓN

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

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TIPOS DE PROPAGACIÓN DEL CALORRADIACIÓN TERMICA

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

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¿RADIACION O CONVECCION?

¿?

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COMPUESTOS DEL FUEGO

REACCION EN CADENA

Átomo o una molécula que presenta uno o más electrones desapareados”.

Debido a la necesidad de los radicales libres de alcanzar el pareamiento de los electrones, se considera que ellos pueden comportarse como agentes “oxidantes” o “reductores”, ya sea que actúen substrayendo o aportando electrones a otro átomo o molécula.

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COMPUESTOS DEL FUEGO

REACCION EN CADENA

A + B

A + A A A (A-A)

A + M A- + M+

Ion inestable

Se estabiliza la reacción

Electrones no Apareamiento

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TIPOS DE COMBUSTIÓN

COMBUSTIÓN INCANDESCENTE(GLOWING)

COMBUSTIÓN LENTA(SMOLDERING)

SIN LLAMA

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TIPOS DE COMBUSTION

Llamas Premezcladas

CON LLAMA

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

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TIPOS DE COMBUSTION

Llamas Autónomas:

CON LLAMAla descomposición de las moléculas del combustible suministran el oxígeno necesario para mantener la combustión por sí sola, por ejemplo la combustión de nitrocelulosa.

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TIPOS DE COMBUSTION

Llamas de Difusión:

CON LLAMA

Según implica el término son obtenidos por gases o vapores que no han sido previamente mezcladas pero se queman en la medida que el aire que llega hace entrar a la mezcla en el rango inflamable

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FASES DE LA COMBUSTION

1ETAPA INICIAL Gases calientes

ascendentes

Temperatura de llama > 530 C

Aire en el recinto 20,5%

Temperatura Ambiente > 40 C

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FASES DE LA COMBUSTION

2De combustión libre

Temperatura ambiente > 704 C

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FASES DE LA COMBUSTION3

De arder sin llama

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¿PREGUNTAS?