Flashover - Combustión súbita generalizada
La peor pesadilla para los bomberos
Intoducción:
El fenómeno denominado en forma genérica “flashover” es una
de las principales causas de muerte entre los bomberos, de acuerdo a los
registros estadísticos de los países que llevan una correcta
contabilidad de sus operaciones.
En los países que cuentan con estadísticas bien
estructuradas y detalladas de las causas que provocan la muerte de los
bomberos combatiendo incendio dentro de estructuras, surge el fenómeno
del flashover o la explosión de humo como una de las principales.
Incluso cuando se registran muertes por el colapso de edificios o techos
antes, en muchos de los casos, ocurrió un flashover.
Definición de flashover:
En un fuego dentro de un espacio confinado existe una etapa
donde la radiación térmica total genera en los combustibles presentes
pirólisis, gases calientes, partículas en suspensión.
Dada una fuente de ignición, esto puede resultar en la
súbita transición de un incendio progresivo a uno generalizado. La causa
de este cambio de estado se denomina flashover.
Esa transición a incendio generalizado del flashover,
depende de variables tales como las influencias térmicas de la radiación
y la convección como fuerzas que manejan el proceso, las condiciones de
ventilación, la división física, volumen y geometría del espacio
incendiado y la química de las capas de gases calientes presentes.
Si se lo quisiera definir con aspectos físicos posibles de
visualizar o medir, se pueden enumerar el incremento de las llamas por
la apertura de puertas o ventanas, gases con temperaturas de 600 ºC a la
altura del techo y corrientes de aire caliente a nivel del piso
alcanzando los 20 kW/m 2 . También es digno de mencionar la presencia,
poco segundos antes de ocurrir un flashover, de humo moviéndose en forma
de torbellino.
En un sentido genérico, el término flashover es utilizado
por muchos bomberos para describir una gama de sucesos que culmina en
una rápida escalada del fuego o aún en una explosión acompañada por una
onda de presión que rompe las ventanas y derrumba las paredes. Un fuego
confinado que se expande fuera de sus límites iniciales. Un fuego que
avanza perezosamente, otras a gran velocidad, a través del techo,
generalmente soporta el proceso. No es común la explosión aunque puede
ocurrir si la onda de presión y combustión genera una rotura que permite
la entrada de aire. El punto que quiebra la estabilidad reside cuando la
ventilación causa mayor energía que la que puede disipar el
compartimiento incendiado.
Flashover - Caso de estudio I:
Incendio en una casa de familia. El humo sale por una de las
ventanas traseras. Se percibe un fuego intenso como sucede después de
ocurrido un flashover. La dotación de bomberos ingresa por el frente y
abre las dos ventanas que están a cada lateral de la puerta y avanza
hacia el fuego, encontrando una temperatura moderada. Abren otra ventana
en el interior. El incendio los envuelve. Hay que recordar que el
oxígeno es como un imán para el fuego, cuanto más ventanas abiertas haya
detrás de la línea de avance más inestable es la situación. También no
hay que dejar de considerar que un flashover puede ocurrir o empeorar
abriendo ventanas, causando corrientes térmicas. Sí se decide abrir
ventanas, éstas deben estar delante de la línea de avance, nunca detrás.
Deflagración y backdraft:
Un incendio en un compartimiento con ventilación limitada
provoca normalmente la formación de gases conteniendo partículas de los
productos que se queman, originadas por la combustión incompleta y la
pirólisis. Esta acumulación de partículas puede súbitamente entrar en
ignición, produciendo una deflagración, sí se produce el ingreso de aire
fresco.
Esta deflagración se mueve en el espacio primitivamente
incendiado y hacia afuera a través de la abertura por donde ingresa el
aire. Este movimiento súbito de la masa de gases prendidos se denomina
en inglés backdraft o backdraught.
Según estudios científicos realizados se identificaron tres
aspectos que ayudan a comprender mejor este fenómeno. La investigación
se dividió en tres fases:
• Simulación de exploración.
• Modelo para estudiar la influencia de la fuerza de gravedad.
• Experimentos cuantitativos.
El modelo utilizado es el que describe como dos fluidos de
diferente densidad interactúan de manera tal que existe una interface
vertical entre ambos, el movimiento resulta como consecuencia que el
fluido de mayor densidad va por debajo del más liviano. Esta particular
relación puede observarse, como ejemplos, en las avalanchas, fugas de
gases pesados, mezclas de aguas saladas y dulces, corrientes
contaminadas y brisas marinas.
El papel de esta interacción en el backdraft está con
relación al movimiento del aire en un espacio poco ventilado y, a veces,
los bomberos lo definen como una corriente de aire en circuito cerrado.
A menudo se puede observar cuando el humo es como empujado hacia fuera
por una ventana o puerta, formándose una capa inferior del humo de la
combustión por sobre la cual hay aire más claro que ingresa. La
velocidad de este desplazamiento o del egreso del humo es una señal
bastante confiable del nivel de ventilación existente en el espacio en
que se debe operar.
Este intercambio de corrientes nos es tan fácil de observar
cuando existe un humo espeso desplazándose cercano al piso, puede
observarse, en cambio, desde el punto de ingreso o entrada, algo así
como un torbellino, un remolino, del tamaño de una pelota de fútbol que
succiona aire fresco. El backdraft sucede cuando la ventilación lleva a
la ignición de las partículas existentes dentro de los gases de
combustión. Cuando este hecho sucede hay un sonido del tipo
“whooooompf” o “bang”, seguido de una violenta explosión y
daños estructurales. Generalmente ocurre que una gran bola de fuego sale
del espacio incendiado al enriquecerse la mezcla con el aporte de
oxígeno.
Deflagración y backdraft - Caso de estudio II:
Una dotación de 9 bomberos concurre al incendio de un
negocio de venta de repuestos para automotores. El edificio está
herméticamente cerrado con puertas de acero y marcos de ventanas en
madera y chapa de acero. Al ingreso de la dotación por la puerta
principal sólo se percibe un calor moderado y una pequeña columna de
humo saliendo por la entrada. Antes del ingreso se descarga agua en
forma de niebla. El camino de entrada cambia súbitamente a color naranja
y una bola de fuego se desplaza violentamente desde el interior hacia la
calle por la puerta abierta.
La explosión derrumba el frente del edificio, 8 bomberos
heridos, tres de gravedad, deben ser asistidos en el hospital.
Lo más probable es que el fuego haya estado activo durante
largo tiempo antes de la llegada de los bomberos y los gases y productos
de la combustión constituyeron una mezcla explosiva. Forzada la entrada,
ingresó aire que produjo la activación violenta del proceso. El agua de
refrigeración no fue suficiente para detenerlo.
La lección: un espacio confinado herméticamente cerrado
puede ser un arma mortal si se ingresa por un solo sitio. Es como quitar
la tapa de un recipiente a presión.
Ignición de los gases de combustión:
Bajo esta frase pueden agruparse una amplia variedad de
sucesos que, en líneas generales, pueden definirse como la ignición de
gases y productos de combustión acumulados, existentes o transportados
en estado de inflamabilidad. El proceso comienza por la introducción de
una fuente de ignición en la mezcla, por el movimiento de la mezcla
hacia una fuente de ignición o por el movimiento de la mezcla hacia un
espacio rico en oxígeno y con una fuente de ignición.
Aportes científicos:
Existen varios estudios científicos que se ocuparon de
estudiar el fenómeno de explosión del humo. El más reciente trabajo 2 lo
define como la rápida propagación de un frente de llama acompañada por
una onda de presión. Las mediciones de esta presión la sitúan entre 5-10
kPa, presión de un nivel significativo para producir roturas y daños.
Es la velocidad del frente de llama la que produce la
magnitud de la presión. Si la onda de presión no se forma o es
despreciable, el suceso es un fuego tipo flash 3 y no una explosión.
Este trabajo describe como el humo/capas de gases pueden ir hacia las
fuentes de ignición, como la fuente de ignición puede ascender hacia la
mezcla y como un proceso denominado de ráfagas puede preceder a una
explosión.
Otro autor 4 , habla de la ignición de “bolsillos de
gases”, como estos se trasladan dentro de un
compartimiento/estructura. Este suceso difiere del de backdraft ya que
en éste es el aire fresco el que atrae al gas, mientras que los
bolsillos
son los que mueven hacia el aire fresco produciéndose lo que este autor
llama
explosiones inducidas hacia delante (forward-induced explossions).
Pone como ejemplo: al colapsar un techo son los gases expulsados hacia
afuera los que van al encuentro del aire.
También señala la relación entre la velocidad de los gases y
el tipo de espacio donde se acumulan. Cuando los gases a muy alta
temperatura se mueven en espacios reducidos y entran en ignición
(corredores, aberturas pequeñas, etc.) los efectos pueden ser
devastadores.
Los gases que escapan por una ventana, por ejemplo, sin
algún deflector que los contengan, se proyectan a largas distancias,
como un disparo, son un chorro de fuego desplazándose.