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ENCICLOPEDIA DE SALUD Y SEGURIDAD EN EL TRABAJO 41.1 SUMARIO 41.
41. INCENDIOS
INCENDIOS
Director del capítulo Casey C. Grant
Sumario
Conceptos básicos Dougal Drysdale.................................... 41.
Fuentes de peligro de incendio Tamás Bánky...................................... 41.
Medidas de prevención contra incendios Peter F. Johnson.................................... 41.
Medidas de protección pasiva contra incendios Yngve Anderberg.................................... 41.
Medidas activas de protección contra incendios Gary Taylor...................................... 41.
Organización de la lucha contra incendios S. Dheri......................................... 41.
SUMARIO
- C^ ONCEPTOS BASICOS CONCEPTOS BASICOS Dougal Drysdale
La química y la física del fuego
Un incendio es la manifestación de una combustión incontrolada. En ella intervienen materiales combustibles que forman parte de los edificios en que vivimos, trabajamos y jugamos o una amplia gama de gases, líquidos y sólidos que se utilizan en la industria y el comercio. Estos materiales, normalmente constituidos por carbono, se agruparán en el contexto de este estudio bajo la denominación de sustancias combustibles. Aunque estas sustan- cias presentan una gran variedad en cuanto a su estado químico y físico, cuando intervienen en un incendio responden a caracterís- ticas comunes, si bien se diferencian en la facilidad con que se inicia éste (ignición), la velocidad con que se desarrolla (propaga- ción de la llama) y la intensidad del mismo (velocidad de libera- ción de calor). A medida que profundizamos en la ciencia de los incendios, cada vez es posible cuantificar y predecir con mayor exactitud el comportamiento de un incendio, lo que nos permite aplicar nuestros conocimientos a la prevención de los incendios en general. El objetivo de esta sección es revisar algunos princi- pios fundamentales y contribuir a la comprensión del desarrollo de los incendios.
Conceptos básicos
Estamos rodeados de materiales combustibles que, en determi- nadas condiciones, pueden entrar en combustión si se les aplica una fuente de ignición capaz de iniciar una reacción en cadena. En el marco de este proceso, la “sustancia combustible” reacciona con el oxígeno del aire liberando energía (calor) y generando productos de combustión, algunos de los cuales pueden ser tóxicos. Es necesario comprender con claridad los mecanismos de ignición y combustión. Normalmente, la mayoría de los incendios se producen en materiales sólidos (p. ej. madera o sus derivados y polímeros sinté- ticos), pero también, en menor medida, en combustibles líquidos y gaseosos. Antes de estudiar algunos conceptos básicos, es conve- niente revisar brevemente la combustión de gases y líquidos.
Llamas de difusión y de premezclado Un gas inflamable (p. ej., el propano, C3H8) puede entrar en combustión de dos formas diferentes. Una corriente o chorro de gas de una tubería (un simple mechero Bunsen con la entrada de aire cerrada) puede entrar en ignición y arder como llama de difusión , produciéndose la combustión en aquellas zonas en que el combustible gaseoso y el aire se mezclan mediante un proceso de difusión. Este tipo de llama presenta una luminosidad amarilla característica que indica la presencia de partículas diminutas de hollín formadas como resultado de una combustión incompleta. Algunas de esas partículas arden en la llama, pero otras emergen por la punta de la misma para formar el humo. Otra forma de combustión tiene lugar cuando el gas y el aire se mezclan antes de la ignición y se produce una combustión de premezclado, siempre que el rango de concentración de la mezcla de gas y aire se encuentre entre los límites de inflamabi- lidad inferior y superior (véase la Tabla 41.1). Fuera de dichos límites la mezcla no resulta inflamable (recuerde que cuando se abre la entrada de aire de un mechero Bunsen, en la boca se estabiliza una llama de premezclado). Cuando una mezcla es inflamable, la ignición puede provocarse aplicando una fuente de ignición de pequeñas dimensiones (chispa eléctrica). La mezcla de tipo estequiométrico es la que arde con mayor faci- lidad, pues la proporción de oxígeno presente es la adecuada para quemar toda la sustancia combustible y transformarla en
dióxido de carbono y agua (véase la ecuación siguiente, que demuestra que, aunque el nitrógeno está presente en la misma proporción que en el aire, no participa en la reacción). En esta reacción el material de combustión es el propano (C3H8): C 3 H 8 + 5O 2 + 18,8N 2 = 3CO 2 + 4H 2 O + 18,8N (^2) En este caso, para que arda una mezcla estequiométrica de propano y aire basta una simple descarga eléctrica de 0,3 mJ, es decir, una chispa estática casi imperceptible como la que puede provocar una persona al caminar por una alfombra sintética y tocar un objeto conectado a tierra. Para determinados gases reactivos como el hidrógeno, etileno o etino, bastarían canti- dades aún menores de energía. En una atmósfera de oxígeno puro (como en la reacción anterior, pero sin nitrógeno como diluyente) la energía necesaria sería incluso menor. La llama de difusión asociada a un flujo de combustible gaseoso ilustra la forma de combustión que se observa cuando un combustible líquido o sólido arde con llama. Pero, en este caso, la llama se alimenta de los vapores de la sustancia combus- tible generados en la superficie de la fase condensada. La velo- cidad de suministro de estos vapores depende de su velocidad de combustión en la llama de difusión. La energía se transfiere de la llama a la superficie, generando así la energía necesaria para producir los vapores. En los combustibles líquidos se trata de un simple proceso de evaporación, pero en los sólidos debe existir una cantidad suficiente de energía para lograr la descomposi- ción química del combustible y romper las grandes moléculas de polímero en fragmentos más pequeños capaces de evaporarse y escapar de la superficie. Esta reacción térmica es indispensable para mantener el flujo de vapores y, con ello, la llama de difu- sión (Figura 41.1). Las llamas pueden extinguirse actuando sobre este proceso de diferentes formas (véase más adelante).
Transferencia de calor La comprensión del proceso de transferencia del calor (o energía) es clave para estudiar el comportamiento y los procesos de los incendios, por lo que merece un análisis detenido. Hay muchos textos de consulta excelentes (Welty, Wilson y Wicks 1976; DiNenno 1988), pero para estos fines nos bastará estudiar los mecanismos de conducción, convección y radiación. Las ecua- ciones básicas para la transferencia de calor en estado estacio- nario ( q & ") son:
Conducción: q & " ( )
k l
= T (^) 1 − T 2 kW/m 2
Convección: q & "= h T ( 1 − T 2 ) kW/m 2
Radiación: q & "= εσ( T 14 − T 24 )kW/m 2
41.2 CONCEPTOS BASICOS ENCICLOPEDIA DE SALUD Y SEGURIDAD EN EL TRABAJO
Límite inferior de inflamabilidad (% volumen)
Límite superior de inflamabilidad (% volumen) Monóxido de carbono 12,5 74 Metano 5,0 15 Propano 2,1 9, n-Hexano 1,2 7, n-Decano 0,75 5, Metanol 6,7 36 Etanol 3,3 19 Acetona 2,6 13 Benceno 1,3 7,
Tabla 41.1 • Límites inferior y superior de inflamabilidad en el aire.
proceso depende menos de las características de la descomposi- ción química que del espesor y las propiedades físicas del sólido, como su conductividad térmica (k), densidad (ρ) y capacidad calorífica (c). Los sólidos de espesores finos, como las virutas de madera, arden con gran facilidad porque tienen una masa térmica baja, es decir, se necesita una cantidad relativamente reducida de calor para aumentar su temperatura hasta el punto de ignición. En cambio, cuando se aplica calor a la superficie de un sólido de gran espesor, parte del calor pasa de la superficie al interior, lo que reduce el aumento de la temperatura en su superficie. Puede demostrarse teóricamente que la velocidad de aumento de la temperatura en la superficie viene determinada por la inercia térmica del material, es decir, el valor kρc del producto. La práctica nos lo confirma, pues los materiales gruesos con una inercia térmica alta (p. ej., madera de roble, poliuretano sólido) necesitan un tiempo prolongado para entrar en ignición cuando se les aplica un flujo de calor determi- nado, mientras que, en idénticas condiciones, los mate- riales gruesos con una inercia térmica baja (p. ej., tableros de fibra aislante, espuma de poliuretano) arden muy rápidamente (Drysdale 1985).
Fuentes de ignición En la Figura 41.2 (Ignición dirigida) se muestra de forma esque- mática el proceso de ignición. Para que éste tenga lugar, la fuente de ignición no sólo debe ser capaz de elevar la temperatura de la superficie hasta el punto de ignición o por encima del mismo, sino también de conseguir que los vapores entren en combustión. La aplicación de una llama produce ambas cosas, pero un flujo de radiación desde una fuente remota provoca la aparición de vapores a una temperatura superior al punto de ignición sin que lleguen a arder. Ahora bien, si los vapores formados están sufi- cientemente calientes (lo que supone que la temperatura de superficie sea muy superior al punto de ignición) pueden entrar en ignición de forma espontánea al mezclarse con el aire. Este proceso se denomina ignición espontánea. Existe gran número de fuentes de ignición, que sólo tienen en común el hecho de ser resultado de alguna forma de descuido u omisión. En una lista típica podrían incluirse, por ejemplo, llamas desnudas, “objetos del fumador”, calentamiento por
fricción o equipos eléctricos (calentadores, planchas, hornillos, etc.) (véase la Tabla 41.3). Cabe mencionar a este respecto el excelente estudio de Cote (1991). Hay que tener en cuenta que los cigarrillos que arden sin llama no pueden provocar directamente una combustión con llama (ni siquiera en los combustibles gaseosos habituales), pero sí una combustión sin llama en materiales propensos a este tipo de combustión, que se carbonizan al calentarlos. En la combus- tión sin llama se oxida la superficie carbonizada, generando localmente el calor suficiente para producir una nueva carboni- zación del combustible adyacente aún sin quemar. Se trata de un proceso muy lento que, en algunos casos, puede llegar a producir llamas y provocar un incendio que se propagará a gran velocidad. En los materiales propensos a la combustión sin llama puede darse también un fenómeno de autocalentamiento (Bowes 1984), que se produce cuando se guardan grandes canti- dades de material, de forma que el calor generado por la lenta oxidación superficial no puede escapar y da lugar a un aumento
41.4 CONCEPTOS BASICOS ENCICLOPEDIA DE SALUD Y SEGURIDAD EN EL TRABAJO
Punto de inflamación en vaso cerrado 1 (°C)
Punto de ignición 2 (°C) Gasolina (100 Octanos) (l) – 38 – n-Decano (l) 46 61, n-Dodecano (l) 74 103 Polimetilmetacrilato (s) – ≈ 310 Polimetilmetacrilato FR (s) – ≈ 377 Polipropileno (s) – ≈ 330 Polipropileno FR (s) – ≈ 397 Poliestireno (s) – ≈ 367 Poliestireno FR (s) – ≈ 445
l = líquido; s = sólido. (^1) Con aparato Pensky-Martens en vaso cerrado. (^2) Líquidos: con aparato Cleveland en vaso abierto. Sólidos: Drysdale y Thomson (1994) (los resultados de las sustancias ignífugas se refieren a un flujo de calor de 37 kW/m 2 ).
Tabla 41.2 • Puntos de inflamación y de ignición de combustibles líquidos y sólidos.
Figura 41.2 • Representación de una ignición dirigida.
de la temperatura dentro de la masa. En determinadas condi- ciones se inicia un proceso incontrolado que puede conducir a una reacción de combustión sin llama en el interior del material.
Propagación de la llama Un factor básico del aumento de dimensiones de un incendio es la velocidad de propagación de una llama por las superficies combustibles adyacentes. La propagación de la llama puede representarse como un frente de avance de la ignición en donde el extremo frontal de la llama actúa como fuente de ignición del combustible que todavía no está ardiendo. La velocidad de propagación viene determinada, por un lado, por las propiedades del material, de las que depende la facilidad de ignición y, por otro, por la interacción entre la llama existente y la superficie de avance del frente. La propagación vertical en sentido ascendente es la más rápida, pues la flotabilidad garantiza que las llamas se desplacen hacia arriba, y así la superficie superior al área de combustión queda expuesta a la transferencia directa del calor de las llamas. Compárese esta situación con la propagación en una superficie horizontal, en que las llamas del área de combustión se elevan verticalmente, lejos de la superficie. Realmente, la expe- riencia demuestra que la propagación vertical es la más peligrosa (p. ej., propagación de llamas en cortinas y sábanas o en ropas sueltas como camisones). La velocidad de propagación también depende del flujo de calor radiante aplicado. El volumen de un incendio en el interior de una habitación crecerá con mayor rapidez al aumentar el nivel de radiación generado a medida que se extiende el incendio, lo que contribuirá a acelerar su propagación.
Teoría de la extinción de incendios
La extinción y supresión de los incendios puede estudiarse a la luz de la exposición anterior sobre la teoría de los incendios. Los procesos de combustión de fase gaseosa (p. ej., reacciones de llama) son muy sensibles a los inhibidores químicos. Algunas de las sustancias ignífugas empleadas para mejorar el comporta- miento ante el fuego de los materiales se basan en el hecho de que la liberación de pequeñas cantidades de un inhibidor entre los vapores del combustible impiden el mantenimiento de la llama. La presencia de una sustancia ignífuga no convierte un material combustible en incombustible, pero dificulta su ignición e incluso puede llegar a impedirla totalmente si la fuente de igni- ción es pequeña. En cambio, en un incendio ya activo, acabará ardiendo, pues el elevado flujo de calor anula el efecto ignífugo.
Un incendio puede extinguirse de diferentes formas:
- cortando el suministro de vapores combustibles;
- apagando la llama con extintores químicos (inhibición);
- cortando el suministro de aire (oxígeno) del incendio (sofoca- ción),
- insuflando aire.
Control del flujo de vapores combustibles El primer método, cortar el suministro de vapores combustibles, es claramente aplicable a los casos de incendio de chorros de gas en que el suministro de combustible puede cortarse fácilmente, pero también es el método más común y seguro para extinguir incendios de combustibles condensados. En los incendios con materiales sólidos, es necesario enfriar la superficie del material combustible por debajo de la temperatura de ignición para reducir el flujo de vapores hasta que ya no pueda mantenerse la llama. La forma más eficaz de conseguirlo es aplicar agua, de forma manual o mediante un sistema automático (rociadores, pulverizadores, etc.). Por lo general, los incendios de materiales líquidos no pueden tratarse de esta forma: no es posible enfriar suficientemente los combustibles líquidos con bajas temperaturas de ignición y, en el caso de combustibles con altas temperaturas de ignición, al entrar en contacto la fuerte evaporación de agua con la superficie caliente del líquido, el combustible en ignición puede resultar expulsado fuera del depósito, lo que tendría conse- cuencias muy graves para el personal encargado de la extinción del incendio (existen, sin embargo, casos muy especiales en los que se ha diseñado un sistema automático de evaporación de agua a alta presión para este tipo de incendios). Los incendios de materiales líquidos se extinguen normal- mente utilizando espumas contra incendios (Cote, 1991). Se introduce un concentrado de espuma en un chorro de agua y, a continuación, se aplica al incendio a través de una boquilla espe- cial que permite la entrada de aire en el flujo. Se produce así una espuma que flota sobre el líquido y reduce la velocidad de generación de los vapores combustibles mediante un efecto de bloqueo al tiempo que protege la superficie de la transferencia de calor de las llamas. La espuma se aplica con cuidado para que vaya formando una “masa flotante”, que aumenta poco a poco de tamaño hasta que cubre toda la superficie del líquido. Por otro lado, el tamaño de las llamas se va reduciendo a medida que crece la masa flotante y, al mismo tiempo, la espuma se va descomponiendo y liberando agua que contribuye a enfriar la superficie. Con este complejo mecanismo se consigue finalmente controlar el flujo de vapores. De los distintos concentrados de espuma disponibles en el mercado es importante elegir uno compatible con los líquidos que se pretende proteger. Las primeras “espumas de proteínas” se desarrollaron para incendios de hidrocarburos líquidos; su desventaja es que se deshacen rápidamente cuando entran en contacto con combustibles líquidos solubles en agua. Actual- mente, se dispone de “espumas sintéticas” para tratar toda la gama posible de incendios con materiales líquidos. Una de ellas, la espuma formadora de película acuosa (AFFF), es una espuma universal que crea una película de agua sobre la superficie del combustible líquido, lo que aumenta su efectividad.
Apagar la llama Este método consiste en utilizar supresores químicos para extin- guir la llama. En las reacciones que se producen en la llama inter- vienen radicales libres de alta reactividad y existencia efímera pero que se regeneran continuamente a través de un proceso de ramificación de cadenas que conserva una concentración sufi- cientemente alta para alimentar la reacción global (p. ej., una reacción del tipo R1) a alta velocidad. Los supresores químicos
ENCICLOPEDIA DE SALUD Y SEGURIDAD EN EL TRABAJO 41.5 CONCEPTOS BASICOS 41.
41. INCENDIOS
Ejemplos Equipos eléctricos Calentadores eléctricos, secadores de pelo, mantas eléctricas, etc. Fuentes de llama abierta Cerilla, mechero, equipos de soldadura, etc. Equipos con combustible gaseoso Estufa de gas, calefactor, hornillo, etc. Otros equipos con combustible Estufa de leña, etc. Material de fumador Cigarrillo, pipa, etc. Objetos calientes Tubos calientes, chispas mecánicas, etc. Exposición al calor Fuego próximo, etc. Calentamiento espontáneo Trapos impregnados en aceite de linaza, pila de carbón, etc. Reacción química Poco frecuente: p. ej., permanganato potásico con glicerol
Tabla 41.3 • Fuentes de ignición.
lo que deben ser insensibilizados para poderlos manejar de forma segura), pueden llegar a detonar, descomponiéndose y propagán- dose a la velocidad del sonido a través de los sólidos. Si la cantidad de energía liberada es suficientemente alta, a partir de la fuente se propaga una onda expansiva de gran potencial de destrucción a distancia. Para valorar el daño remoto, puede estimarse la magnitud de la explosión en términos de “equivalente TNT” (normal- mente en toneladas métricas). Esta técnica, basada en los muy numerosos datos recogidos sobre el potencial de destrucción del TNT (en gran parte en tiempo de guerra), se basa en leyes empí- ricas de escalado desarrolladas a partir de estudios del daño ocasionado por cantidades conocidas de TNT. En tiempos de paz, los explosivos potentes se utilizan en actividades como la minería, las canteras y obras importantes de ingeniería civil. Su utilización representa un riesgo, por lo que requieren un manejo específico. Sin embargo, la segunda fuente de explosión puede ser igual- mente devastadora, especialmente si se desconocen sus riesgos. Las sobrepresiones que dan lugar a explosiones pueden deberse a procesos químicos en instalaciones o simplemente a efectos físicos, como cuando se calienta un recipiente externamente hasta que alcanza una sobrepresión. El término BLEVE (Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion explosión por vapor en expansión de un líquido hirviendo) tiene su origen aquí, en los problemas de las calderas de vapor. Actualmente, este término se emplea también cuando, en un depósito que contiene un gas licuado a presión, como el LPG (gas de petróleo licuado), se produce un incendio, que libera el contenido infla- mable, y éste a su vez entra en combustión produciendo una “bola de fuego”. En otros casos, la sobrepresión se debe a un proceso químico interno. En las industrias de transformación, el autocalenta- miento del material puede provocar una reacción incontrolada que genere altas temperaturas y presiones capaces de ocasionar una explosión por presión. Sin embargo, el tipo más común de explosión es el debido a la ignición de una mezcla de gas/aire inflamable confinada en algún aparato de una instalación o en cualquier estructura cerrada. La condición previa es la forma- ción de una mezcla inflamable, evitable con un diseño y una gestión adecuados. Una liberación accidental dará lugar a una atmósfera inflamable si la concentración de gas (o vapor) se encuentra entre los límites superior e inferior de inflamabilidad (Tabla 41.1). Si se introduce una fuente de ignición en una de estas zonas, una llama de premezclado se propagará rápida- mente a partir de la misma, convirtiendo la mezcla de combus- tible/aire en productos de combustión a una temperatura elevada; esta última puede llegar a ser de 2.100 K, lo que demuestra que en un sistema completamente cerrado que se encuentre inicialmente a 300 K, son posibles sobrepresiones de hasta 7 bar. Sólo los depósitos a presión de diseño especial son capaces de soportar estas sobrepresiones. Los edificios normales se derrumbarán, a no ser que estén protegidos por paneles de alivio de presión, discos de ruptura o sistemas de supresión de la explosión. Cuando se forma una mezcla infla- mable dentro de un edificio, la explosión puede llegar a ocasionar daños estructurales importantes o incluso su destruc- ción total, si la explosión no se dirige hacia el exterior a través de aberturas originadas en las primeras fases de la explosión (p. ej. rotura de las ventanas). Explosiones de este tipo se asocian también a la ignición de suspensiones de polvo en el aire (Palmer, 1973), como las produ- cidas cuando se levanta una nube de polvo “explosivo” proce- dente de estanterías, vigas y cornisas de un edificio y dicha nube queda expuesta a continuación a una fuente de ignición (p. ej., en molinos de harina, elevadores de grano, etc.). El polvo
debe ser combustible (obviamente), aunque no todos los polvos combustibles pueden explotar a temperatura ambiente. Se han diseñado ensayos estándar para determinar cuándo es capaz un polvo de producir una explosión. Dichos ensayos se utilizan asimismo para estudiar los “límites de explosividad” de los polvos explosivos, similares conceptualmente a los “límites de inflamabilidad” de gases y vapores. Por lo general, una explo- sión de polvo ocasiona daños de gran magnitud, porque la primera explosión genera aún más polvo, dando lugar a una nube de polvo aún mayor que, a su vez, entra inevitablemente en ignición y produce una explosión aún mayor. Los venteos o alivios de explosión sólo son eficaces si la velo- cidad de desarrollo de ésta es relativamente baja, como ocurre cuando se propaga una llama de premezclado en una mezcla inflamable estacionaria o en una nube de polvo explosivo. Las aberturas de explosión no tienen ninguna utilidad cuando se produce una detonación, ya que dichas aberturas deben origi- narse en la fase inicial del suceso, cuando la presión todavía es relativamente baja. Al producirse una detonación, la presión se eleva demasiado rápidamente como para que los alivios sean efectivos, por lo que el recinto cerrado de una planta tendrá que soportar presiones internas tan altas que provocarán su destrucción total. Puede producirse una detonación de una mezcla de gas inflamable cuando está contenida en una tubería o un conducto largo. En determinadas condiciones, la propagación de la llama de premezclado empuja el gas sin arder por delante del frente de la llama a una velocidad que incrementa la turbulencia, lo que a su vez incrementa la velocidad de propagación. Se produce así una reacción recurrente que acelera la llama hasta que se forma una onda de choque. Esto, combinado con el proceso de combustión, produce una onda de detonación que puede propagarse a velocidades muy por encima de los 1.000 m/s. Es posible comparar este fenó- meno con la velocidad fundamental de combustión de una mezcla estequiométrica de propano/aire de 0,45 m/s [velocidad a la que se propaga la llama a través de una mezcla de propano/aire en reposo (es decir, sin turbulencias)]. No debe subestimarse la importancia de la turbulencia en el desarrollo de este tipo de explosiones. Para el éxito de un sistema de seguridad antiexplosión es fundamental que se produzca el venteo rápido de los gases o el tratamiento por supresión en la fase inicial del proceso. Si la velocidad de desarrollo de la explo- sión es demasiado rápida, el sistema de seguridad no resultará eficaz, pudiendo producirse peligrosas sobrepresiones. Una alternativa al venteo es la supresión de la explosión. Este tipo de protección requiere una detección de la explosión en su fase inicial, lo más próxima posible a la ignición. El detector se utiliza para activar la rápida liberación de un supresor en el trayecto de la llama de propagación, deteniendo la explosión de forma eficaz antes de que aumente la presión hasta un punto en que la integridad del recinto se vea amenazada. Los halones se han utilizado habitualmente para este fin, pero ahora se encuen- tran desfasados y se están estudiando sistemas de pulverización de agua a alta presión. Este tipo de protección resulta muy caro y de aplicación limi- tada, pues sólo puede utilizarse en volúmenes relativamente reducidos, donde el supresor pueda distribuirse de forma rápida y uniforme (p. ej., tuberías de transporte de vapor inflamable o polvos explosivos)
Análisis de la información para la protección
contra incendios
En términos generales, puede decirse que hace poco que la ciencia de los incendios se ha desarrollado lo suficiente para aportar una base informativa que permita tomar decisiones
ENCICLOPEDIA DE SALUD Y SEGURIDAD EN EL TRABAJO 41.7 CONCEPTOS BASICOS 41.
41. INCENDIOS
racionales en materia de diseño industrial y de seguridad. Tradi- cionalmente, la seguridad contra incendios se desarrollaba sobre una base ad hoc, que respondía de forma eficaz a los accidentes mediante la imposición de normativas o restricciones que evitaran su repetición. Así, por ejemplo, el Gran Incendio de Londres de 1666 dio lugar al establecimiento de la primera normativa (o código) para edificios y al desarrollo de los seguros contra incendios. Accidentes más recientes, como los de bloques de oficinas de São Paulo, Brasil, en 1972 y 1974, han promovido modificaciones en la legislación de construcción para evitar en el futuro incendios múltiples de este tipo. Del mismo modo, en Cali- fornia (EE.UU.), al detectarse el riesgo asociado a determinados tipos de tapizados de mobiliario moderno (especialmente de espuma de poliuretano estándar), se impuso una estricta norma- tiva para su control. Son sólo algunos casos en los que el estudio de las consecuen- cias de un incendio llevaron a establecer normativas para mejorar la seguridad del individuo y de la comunidad en caso de incendio. La adopción de cualquier medida al respecto debe estar justificada por un análisis de la información disponible y, además, debe demostrarse que el problema es real. En algunos casos, como en los incendios de São Paulo, no es más que un ejercicio académico, pero en otros, como cuando se intenta “demostrar” que el mobiliario actual puede dar lugar a problemas, hay que asegurarse de que los costes resultantes se gastan de forma coherente. Para ello, es necesario disponer de una base de datos fiable sobre incendios que abarque un período significativo de tiempo y permita observar las tendencias en cuanto a número de incendios, número de víctimas, incidencia de un determinado tipo de ignición, etc. Después, podrán utili- zarse las técnicas estadísticas para estudiar si una tendencia o cambio es suficientemente significativo como para tomar las medidas correspondientes. En algunos países, el Cuerpo de Bomberos está obligado a presentar un informe sobre los incendios atendidos. En el Reino Unido y Estados Unidos, el oficial responsable rellena un formu- lario, que se remite a una organización central [el Home Office en el Reino Unido y la National Fire Protection Association (NFPA) en Estados Unidos] en la que se codifican y procesan los datos. Estos últimos quedan a disposición de las entidades gubernamentales u otras instancias interesadas. Estas bases de datos son fundamentales para analizar (por ejemplo) las princi- pales fuentes de ignición y los objetos con mayor facilidad de combustión. Así, por ejemplo, un análisis del número de víctimas en relación con la fuente de ignición ha demostrado que el número de personas que fallecen en los incendios iniciados por fumadores guarda una clara desproporción con el número de incendios originados de este modo. La fiabilidad de estas bases de datos depende de la habilidad con que el personal del cuerpo de bomberos realice la investiga- ción, tarea nada sencilla que requiere una gran habilidad y conocimientos, especialmente sobre la ciencia de los incendios. El Fire Service del Reino Unido está obligado estatutariamente a presentar un informe de cada incendio atendido bajo la responsabilidad del oficial encargado. El diseño del formulario es fundamental, y debe incluir la información necesaria con el nivel de detalle requerido. En el Fire Protection Handbook (Cote, 1991) se incluye el “Basic Incident Report Form” reco- mendado por el NFPA. Los datos pueden utilizarse de dos formas, bien para identi- ficar un problema de incendio, bien como argumento racional necesario para justificar unas determinadas medidas que requieran un gasto público o privado. Para demostrar el efecto de las medidas adoptadas puede utilizarse una base de datos de cierta antigüedad. De las estadísticas NFPA para el período
comprendido entre 1980 y 1989 (Cote, 1991) se deducen los diez puntos siguientes:
- Los detectores de humo para el hogar se utilizan mucho y resultan muy eficaces (aunque quedan importantes problemas por resolver en la estrategia de detección).
- Los rociadores automáticos reducen considerablemente las pérdidas humanas y materiales. El aumento del uso de aparatos de calefacción portátiles ha disparado el número de incendios en el hogar originados por estos equipos.
- Los incendios provocados siguen una línea descendente desde la punta del decenio de 1970, pero los daños materiales asociados no han disminuido.
- Un gran porcentaje de las víctimas del cuerpo de bomberos se produce por ataques al corazón y actividades ajenas al trabajo.
- Las áreas rurales presentan las tasas de mortalidad por incendio más altas.
- Los objetos del fumador son causa de la máxima mortalidad en los accidentes en el hogar (incendios en tapicerías, colchones o ropa de cama).
- Las tasas de mortalidad por incendio en EE.UU. y Canadá se encuentran entre las más altas de los países desarrollados.
- Los Estados del sur de EE.UU. presentan las tasas de morta- lidad por incendio más altas.
- El máximo riesgo de fallecimiento en caso de incendio corres- ponde a las personas de mayor edad. Aunque estas conclusiones son, lógicamente, específicas para Estados Unidos, algunas tendencias son comunes al resto de los países. La correcta utilización de estos datos puede aportar los medios necesarios para formular políticas coherentes de segu- ridad contra incendios. Ahora bien, dichas medidas serán inevi- tablemente más “reactivas” que “proactivas”, pues las últimas sólo pueden implantarse tras un estudio detallado de los riesgos de incendio. Esta metodología se ha ido imponiendo poco a poco, primero en la industria nuclear y después en la química, petroquímica y afines, donde los riesgos son más fácilmente identificables que en las demás industrias. Su aplicación a hoteles y edificios públicos en general suele ser mucho más compleja y requiere la aplicación de técnicas que reproducen en un modelo el incendio para predecir su posible desarrollo y la forma de propagación de los productos de combustión por el edificio, con el consiguiente riesgo para sus ocupantes. Con este tipo de modelos se han realizado grandes progresos, aunque todavía queda un largo camino por recorrer antes de que puedan utilizarse estas técnicas con total fiabilidad. En la inge- niería de seguridad contra incendios es necesario aún ampliar la investigación de base antes de poder comercializar herramientas fiables para el estudio de los peligros de incendio.
F UENTES DE PELIGRO DE INCENDIO • FUENTES DE PELIGRO DE INCENDIO Tamás Bánky
Hay varias definiciones para los términos incendio y combustión. Las definiciones del fenómeno de la combustión más interesantes a los fines del presente documento son las siguientes:
- La combustión es un proceso automantenido de reacciones en las que se producen transformaciones físicas y químicas.
- Los materiales que intervienen en la combustión reaccionan con un agente oxidante próximo, que, en la mayoría de los casos, es el oxígeno del aire.
41.8 FUENTES DE PELIGRO DE INCENDIO ENCICLOPEDIA DE SALUD Y SEGURIDAD EN EL TRABAJO
que disminuye el tamaño de partícula, aumenta la probabi- lidad de una ignición espontánea y en algunos polvos metálicos (p. ej., hierro) se produce piroforicidad. Cuando se almacena y maneja polvo de carbón, hollín fino o polvo de lacas y resinas sintéticas, así como durante su procesamiento, debe prestarse especial atención a las medidas preventivas contra incendios para reducir el peligro de una ignición espontánea. Los materiales propensos a la descomposición espontánea presentan una especial capacidad para entrar en ignición de forma espontánea. Cuando se coloca hidracina sobre cualquier material de gran área superficial, inmediatamente arde con llama. Los peróxidos, muy utilizados en la industria plástica, se descomponen espontáneamente con gran facilidad, convirtién- dose en peligrosas fuentes de ignición y llegando a iniciar en algunos casos una combustión explosiva. Un caso especial de ignición espontánea es la violenta reac- ción exotérmica que se produce cuando determinados productos químicos entran en contacto entre sí, como el ácido sulfúrico concentrado con todos los materiales combustibles orgánicos, los cloratos con sales sulfúricas o amónicas, los compuestos orgá- nicos halogenados con metales alcalinos, etc. La incompatibi- lidad de estos materiales (materiales incompatibles) exige una especial atención para su almacenamiento, especialmente cuando se hace conjunto, así como a la hora de elaborar la normativa de seguridad contra incendios. Vale la pena mencionar que esta peligrosa forma de calenta- miento altamente espontánea puede verse favorecida, en algunos casos, por unas condiciones técnicas incorrectas (ventilación insuficiente, baja capacidad de enfriamiento, fallos de manteni- miento y limpieza, sobrecalentamiento de la reacción, etc.) o incluso estar causada por ellas. Algunos productos agrícolas, como piensos de fibra, semillas oleaginosas, cereales germinados, productos finales de la indus- tria de transformación (tiras secas de remolacha, fertilizantes, etc.) son propensos a la ignición espontánea. El calentamiento espontáneo de estos materiales presenta una característica espe- cial: las peligrosas condiciones de temperatura de los sistemas se ven favorecidas por algunos procesos biológicos exotérmicos de difícil control.
Fuentes de ignición eléctrica La maquinaria mecánica, los instrumentos y equipos de calefac- ción alimentados con energía eléctrica, así como los equipos de transformación mecánica y de iluminación no suelen suponer un riesgo de incendio para su entorno siempre que se instalen de acuerdo con la correspondiente normativa en materia de segu- ridad y de instalación y se observen durante su funcionamiento las instrucciones necesarias. Un mantenimiento regular y una supervisión periódica disminuyen considerablemente la probabi- lidad de incendios y explosiones. Las causas más frecuentes de incendios en equipos eléctricos y cableados son la sobrecarga, los cortocircuitos, las chispas eléctricas y las resistencias de alto contacto. Se produce una sobrecarga cuando el cableado y los aparatos eléctricos soportan una corriente superior a la fijada por diseño. La sobrecorriente, al pasar a través del cableado y del aparato, provoca un calentamiento excesivo que daña, rompe o carbo- niza los componentes del sistema eléctrico y funde el recubri- miento del cable; las partes metálicas entran en una combustión sin llama, las unidades estructurales combustibles entran en igni- ción y, si se dan ciertas condiciones, puede llegarse incluso a la propagación del incendio en el entorno. La causa más frecuente de sobrecarga suele ser la conexión de un número de aparatos superior al permitido o de capacidad superior al valor estipulado.
Desde el punto de vista de la seguridad laboral de los sistemas eléctricos, uno de los mayores peligros son los cortocircuitos. Siempre son consecuencia de un fallo y se producen cuando partes del cableado eléctrico o del equipo aisladas entre sí y a tierra, contactan entre sí o con tierra. Este contacto puede ser directo, como en el contacto metal-metal, o indirecto, a través de un arco eléctrico. Cuando se produce un cortocircuito porque algunas unidades del sistema eléctrico entran en contacto entre sí, la resistencia es mucho menor y, como consecuencia, la inten- sidad de la corriente es extremadamente alta. La energía calorí- fica liberada durante una sobrecarga originada por grandes cortocircuitos puede dar lugar a un incendio en el mecanismo afectado, entrando en ignición los materiales y equipos próximos y propagándose el fuego al edificio. Aunque las chispas eléctricas son fuentes de energía calorífica de naturaleza reducida, en la práctica actúan con frecuencia como fuentes de ignición. En condiciones normales de trabajo, la mayoría de los dispositivos eléctricos no producen chispas, aun cuando el funcionamiento de algunos de ellos suela ir acom- pañado de ellas. Las chispas son muy peligrosas cuando en la zona donde se generan existen concentraciones explosivas de gas, vapor o polvo. Por tanto, los equipos que normalmente producen chispas durante su funcionamiento sólo pueden instalarse en lugares en que éstas no puedan provocar un incendio. El conte- nido energético de las chispas es insuficiente por sí mismo para provocar la ignición de los materiales del entono o para iniciar una explosión. Cuando en un sistema eléctrico no existe contacto metálico perfecto entre las unidades estructurales a través de las cuales fluye la corriente, en el punto de fallo aparecerá una resistencia de alto contacto. Este fenómeno se debe, en la mayoría de los casos, a un montaje incorrecto de las juntas o a instalaciones inadecuadas. La separación de las juntas durante el funciona- miento y el desgaste natural también pueden provocar resisten- cias de alto contacto. Gran parte de la corriente que fluye a través de los puntos con aumento de resistencia se transformará en energía calorífica. Si esa energía no se disipa suficientemente (y no se elimina la causa), se producirá un fuerte incremento de temperatura que puede provocar un peligroso incendio. Si los mecanismos operan por inducción (motores, dínamos, transformadores, relés, etc.) y no están bien calculados, pueden surgir corrientes parásitas durante el funcionamiento que harán que se calienten las unidades estructurales (las bobinas y sus núcleos de hierro), provocando la ignición de los materiales aislantes y la combustión del equipo. Las corrientes parásitas también pueden surgir (con consecuencias desastrosas) en las unidades estructurales metálicas de equipos de alto voltaje.
Chispas electrostáticas En el proceso de carga electrostática cualquier material, en prin- cipio eléctricamente neutro (y ajeno a cualquier circuito eléc- trico), se carga positiva o negativamente. Existen tres tipos de cargas:
- cargas separadas , cuando las cargas de polaridad sustractiva se acumulan en dos cuerpos simultáneamente;
- cargas de paso, cuando las cargas al circular dejan cargas de polaridad opuesta,
- cargas de recepción , cuando el cuerpo recibe las cargas del exterior. Estos tres tipos de cargas pueden aparecer como consecuencia de diferentes procesos físicos, como la separación después de un contacto, la escisión, la pulverización, el desplazamiento, el frotamiento, el flujo de polvos o fluidos por un conducto, el golpeado, un cambio de presión, un cambio de estado, la
41.10 FUENTES DE PELIGRO DE INCENDIO ENCICLOPEDIA DE SALUD Y SEGURIDAD EN EL TRABAJO
fotoionización, la ionización térmica, la distribución electrostá- tica o una descarga de alto voltaje. La carga electrostática puede aparecer en los cuerpos conduc- tores y en los aislantes como resultado de cualquiera de los procesos anteriormente mencionados, aunque en la mayoría de los casos son los procesos mecánicos los responsables de la acumulación de estas cargas indeseadas. De entre el gran número de efectos negativos y riesgos debidos a las cargas electrostáticas y a la consiguiente descarga por chispa, cabe destacar los efectos sobre los equipos electró- nicos (p. ej., ordenadores de control de procesos) y los equipos contra incendios y explosiones. Los equipos electrónicos corren peligro ante todo cuando la energía de la descarga es suficientemente alta para ocasionar la destrucción de la entrada de algún elemento semiconductor. En el último decenio, el desarrollo de las unidades electrónicas ha ido acompañado de un rápido incremento del riesgo asociado. Para que exista riesgo de incendio o de explosión es necesario que coincidan en el espacio y en el tiempo dos condiciones: la presencia de un medio combustible y la descarga con capacidad de ignición. Este peligro se observa principalmente en la indus- tria química, y puede estimarse tomando como base la denomi- nada sensibilidad de chispa de los materiales peligrosos (energía mínima de ignición) y depende de la magnitud de la carga. Es fundamental reducir estos riesgos y sus múltiples conse- cuencias, que pueden ir desde problemas operativos a catástrofes con víctimas mortales. Existen dos formas de protección frente a las cargas electrostáticas:
- impedir que se inicie el proceso de carga (lógico, pero normalmente difícil de percibir),
- limitar la acumulación de cargas para impedir las descargas peligrosas (o cualquier otro riesgo). El rayo, fenómeno eléctrico atmosférico de la naturaleza, puede considerarse una fuente de ignición. Las cargas estáticas producidas en las nubes se compensan cayendo hacia la Tierra (rayo) y produciendo una descarga de alta energía. Los mate- riales combustibles que se encuentran en las proximidades del lugar de caída del rayo pueden llegar a entrar en ignición. En algunos casos, en la caída del rayo se generan impulsos muy fuertes y la energía se compensa en varias fases. En otros, se esta- blece un flujo de corriente de larga duración que puede llegar a alcanzar órdenes de magnitud de 10 A.
Energía calorífica mecánica En la práctica industrial la fricción está siempre presente. En las operaciones mecánicas se desarrolla calor por fricción y, si la disi- pación de calor se ve obstaculizada y el calor se acumula en el sistema, la temperatura puede alcanzar valores peligrosos, llegando a originar un incendio. Las chispas por fricción pueden producirse por la fricción de metales (pulido, troceado, desbastado, corte, golpeado), al caer objetos o herramientas metálicas a un suelo duro o durante las operaciones de pulido, cuando el material presenta contamina- ciones metálicas. La temperatura de la chispa generada suele ser superior a la temperatura de ignición de los materiales combusti- bles convencionales (chispas en acero, 1.400-1.500 °C o chispas en aleaciones de cobre-níquel, 300-400 °C); sin embargo, la capacidad de ignición depende de la cantidad total de calor producido y de la energía de ignición mínima del material. En la práctica, se ha demostrado que las chispas por fricción significan un riesgo real de incendio en espacios abiertos con gases, vapores y polvos combustibles en concentraciones peligrosas. En tales circunstancias debe evitarse la utilización de materiales que produzcan fácilmente chispas o procesos mecánicos con
producción de chispas. Por ello y para mayor seguridad, se utili- zarán herramientas de madera, piel o plástico, o de aleaciones de cobre y bronce, que producen chispas de baja energía.
Superficies calientes En la práctica, las superficies de aparatos y mecanismos pueden calentarse, tanto en condiciones normales como por avería, hasta alcanzar temperaturas peligrosas. Así, hornos, estufas, secadores, salidas de gas residual, conductos de gas, etc., pueden originar incendios en espacios con aire explosivo. Además, las superficies calientes pueden provocar la combustión de materiales combusti- bles próximos o en contacto con ellas. Como medida preventiva debe mantenerse una distancia de seguridad y realizar una super- visión y un mantenimiento regulares para reducir la probabilidad de que se presente un sobrecalentamiento peligroso.
Peligros de incendio en materiales y productos
Obviamente, para que un sistema sea combustible, es imprescin- dible la presencia en él de material combustible. Los fenómenos de combustión y las fases de la misma dependen básicamente de las propiedades físicas y químicas del material de que se trate. Parece razonable, por tanto, estudiar el carácter y las propiedades de inflamabilidad de los distintos materiales y productos. En la presente sección se han agrupado los materiales de acuerdo con sus características técnicas, en lugar de utilizar conceptos teóricos (NFPA,1991).
Productos de madera y derivados La madera es uno de los materiales más comunes del entorno humano. Casas, estructuras de edificios, muebles y bienes de consumo están fabricados en madera y este material también se utiliza mucho para la fabricación de productos como el papel y en la industria química. La madera y sus derivados son fácilmente combustibles y, cuando entran en contacto con superficies a alta temperatura o quedan expuestos a una radiación de calor, llama abierta o cual- quier otra fuente de ignición, se producen procesos de carboni- zación, calentamiento al rojo, ignición o combustión, dependiendo de las condiciones del proceso. Para ampliar su ámbito de aplicación, es necesario mejorar sus propiedades anti- combustión. Las unidades estructurales fabricadas en madera suelen tratarse con agentes ignífugos (p. ej., mediante saturación, impregnación o recubrimiento superficial) para conseguir que sean menos combustibles. La característica más importante de la combustibilidad de los distintos tipos de madera es la temperatura de ignición. Su valor depende principalmente de algunas propiedades de la madera y de las condiciones en que se realiza la prueba, como densidad , humedad, tamaño, y forma de la muestra de madera y de la fuente de ignición, tiempo e intensidad de exposición, y entorno del ensayo. Es interesante observar las diferencias en la tempera- tura de ignición obtenidas con los distintos métodos de ensayo. La práctica demuestra que los productos limpios y secos presentan una facilidad de ignición extremadamente baja, mien- tras que en madera polvorienta, impregnada de aceite y almace- nada en recintos con una ventilación insuficiente, se han registrado incendios por ignición espontánea. Se ha demostrado empíricamente que un contenido mayor 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 complejo que consta de las fases siguientes:
- La descomposición térmica con pérdida de masa se inicia ya entre 120 y 200 °C; en esta fase se libera el contenido de humedad y se produce la degradación de los materiales no combustibles en el área de combustión.
ENCICLOPEDIA DE SALUD Y SEGURIDAD EN EL TRABAJO 41.11 FUENTES DE PELIGRO DE INCENDIO 41.
41. INCENDIOS
proporcionan una gran información sobre la facilidad de igni- ción de los distintos líquidos. En casi todo el mundo se utiliza el punto de inflamación, parámetro determinado mediante un ensayo estándar en condi- ciones atmosféricas, como base para establecer las diferentes categorías de riesgo de los líquidos y las de los materiales que se comportan como líquidos a temperaturas relativamente bajas. Para cada categoría de inflamabilidad y combustibilidad, se fijan los correspondientes requisitos de seguridad en materia de conservación y manipulación, los procesos de operación y el equipo eléctrico que debe instalarse en la zona. También hay que identificar para cada categoría las zonas de riesgo que rodean a los equipos. La experiencia demuestra que se pueden producir incendios y explosiones —dependiendo de la tempera- tura y la presión del sistema— en un rango de concentración comprendido entre ambos límites de inflamabilidad.
Gases A pesar de que todos los materiales —a determinada presión y temperatura— pueden pasar a estado gaseoso, los materiales que en la práctica se consideran gases son aquellos que se encuentran en dicho estado en condiciones normales de presión atmosférica (≈ 100 kPa) y temperatura (≈ 20 °C). Con respecto a los peligros de incendio y explosión, los gases pueden clasificarse en dos grandes grupos: gases combustibles y gases no combustibles. De acuerdo con la definición aceptada en la práctica, los gases combustibles son aquellos que entran en combustión en el aire con una concentración normal de oxígeno, siempre que existan las condiciones adecuadas. La igni- ción sólo se produce por encima de una determinada tempera- tura, con la temperatura de ignición necesaria y dentro de un determinado rango de concentración. Los gases no combustibles son aquellos que no entran en combustión ni en oxígeno ni en aire independientemente de su concentración. Algunos de estos gases favorecen la combustión (p. ej., el oxígeno), mientras que otros la inhiben. Los gases no combustibles y que no favorecen la combustión se denominan gases inertes (nitrógeno, gases nobles, dióxido de carbono, etc.). Normalmente, y para una mayor eficiencia económica en la conservación y transporte de gases en depósitos o cisternas, éstos se comprimen, licúan o condensan en frío (estado criógeno). Básicamente, existen dos situaciones de peligro cuando se mani- pulan gases: durante el período de almacenaje y cuando se extraen de los depósitos. En gases comprimidos en depósitos de almacenamiento, el calor externo puede aumentar considerablemente la presión interior del depósito y, si se alcanza una sobrepresión extrema, llega a producirse una explosión. Los depósitos de almacena- miento de gases incluyen normalmente una fase de vapor y otra líquida. Como resultado de los cambios de presión y tempera- tura, la extensión de la fase líquida aumenta la compresión del espacio de vapor, mientras que la presión de vapor del líquido aumenta proporcionalmente al aumento de la temperatura. Estos procesos pueden dar lugar a una presión crítica peligrosa. Los depósitos de almacenamiento deben incluir dispositivos de liberación de sobrepresión capaces de mitigar una situación de peligro ocasionada por altas temperaturas. Si los depósitos de almacenamiento no están bien cerrados o están dañados, el gas saldrá a la atmósfera libre, se mezclará con el aire y, dependiendo de su cantidad y su flujo, puede provocar la formación de una gran atmósfera explosiva. El aire que se encuentra en las proximidades de un depósito con fugas puede ser nocivo para la respiración y para las personas que se encuen- tran cerca supone un peligro, en parte por el efecto tóxico de algunos gases y en parte por la dilución de la concentración de oxígeno.
Los gases representan un peligro de incendio potencial y hay que manipularlos de un modo seguro. Para ello, y especialmente en el entorno industrial, deben conocerse en detalle las siguientes características: propiedades químicas y físicas de los gases, temperatura de ignición, límites superior e inferior de concentración de inflamabilidad, parámetros peligrosos del gas en el depósito, riesgo ocasionado por la liberación de gases a la atmósfera, dimensiones de las zonas de seguridad necesarias y medidas especiales que deben tomarse en caso de emergencia por incendio.
Productos químicos Para un trabajo seguro, es fundamental conocer los parámetros de riesgo de los productos químicos. Sólo pueden elaborarse medidas preventivas y normas de seguridad contra incendios si se tienen en cuenta las propiedades químicas y físicas que presentan en relación con el peligro de incendio. De entre esas propiedades las más importantes son: combustibilidad, capacidad de ignición, capacidad de reacción con otros materiales, agua o aire, propen- sión a la corrosión, toxicidad y radiactividad. La información sobre estas propiedades de los productos químicos figura en las fichas técnicas elaboradas por los fabri- cantes y en los manuales sobre productos químicos peligrosos. Se trata no sólo de las características técnicas generales de los mate- riales, sino también de los valores reales de los parámetros de peligro (temperatura de descomposición, temperatura de igni- ción, concentraciones límite de combustión, etc.), su comporta- miento especial, los requisitos de almacenamiento y de seguridad contra incendios, y recomendaciones de primeros auxilios y asistencia médica. La toxicidad de los productos químicos puede dar lugar a dos situaciones de riesgo en un incendio potencial. Por un lado, la alta toxicidad de ciertos productos químicos puede resultar peli- grosa en caso de incendio y, por otro, su presencia en el área de incendio puede dificultar las operaciones de extinción. Los agentes oxidantes (nitratos, cloratos, peróxidos inorgá- nicos, permanganatos, etc.), aunque en sí no son combustibles, contribuyen en gran medida a la ignición de los materiales combustibles, así como a su combustión, que puede ser intensa y en ocasiones explosiva. En el grupo de materiales inestables se encuentran los productos químicos (acetaldehídos, óxido de etileno, peróxidos orgánicos, cianuro de hidrógeno, cloruro de vinilo) que se poli- merizan o se descomponen de forma espontánea o con mucha facilidad dando lugar a reacciones exotérmicas violentas. Los materiales que reaccionan con el agua y el aire son extre- madamente peligrosos. Estos materiales (óxidos, hidróxidos, hidruros, anhídridos, metales alcalinos, fósforo, etc.) interac- cionan con el agua y el aire de la atmósfera e inician reacciones que van acompañadas de una liberación de calor muy alta. Los materiales combustibles entran en una ignición espontánea. Además, los componentes combustibles que entran en combus- tión pueden explotar y propagarse a otros materiales combusti- bles que se encuentren en las proximidades. La mayoría de los materiales corrosivos (los ácidos inorgánicos —sulfúrico, nítrico, perclórico, etc.— y los halógenos —flúor, cloro, bromo, yodo—) son agentes oxidantes fuertes y tienen efectos muy destructivos sobre los tejidos vivos, por lo que es necesario tomar las necesarias medidas de seguridad contra incendios. Los elementos y compuestos radiactivos, además de los peli- gros derivados de la radiación, pueden presentar también un peligro de incendio. Cuando en un incendio resulta dañada la estructura de objetos radiactivos, pueden liberarse materiales que irradien rayosγ con un efecto ionizador muy fuerte y provo- quen la destrucción de los organismos vivos. Los accidentes
ENCICLOPEDIA DE SALUD Y SEGURIDAD EN EL TRABAJO 41.13 FUENTES DE PELIGRO DE INCENDIO 41.
41. INCENDIOS
nucleares pueden ir acompañados de incendios, cuyos productos de descomposición adsorben contaminantes radiactivos (radia- ción α y β). Estos últimos pueden producir daños permanentes en las personas que participan en las tareas de rescate si pene- tran en sus cuerpos. Algunos materiales son extremadamente peligrosos porque las personas afectadas no perciben a través de sus sentidos ninguna radiación, y su estado de salud general no parece quedar afectado. Si materiales radiactivos entran en combustión, deberá supervisarse constantemente la radiacti- vidad del lugar, los productos de descomposición y el agua utili- zada en la extinción del incendio con los dispositivos de medición adecuados. Estos factores deben tenerse en cuenta al diseñar la estrategia de intervención. Los edificios donde se manipulan, procesan y almacenan materiales radiactivos deben construirse con materiales no combustibles de alta resistencia al fuego. Es necesario también utilizar equipos automáticos de alta calidad para la detección, señalización y extinción de los incendios.
Explosivos y agentes de voladura Los materiales explosivos se utilizan para fines militares e indus- triales. Se trata de productos químicos y mezclas de los mismos que, cuando se les aplica una fuerza mecánica intensa (golpe, choque, fricción) o cuando se inicia la ignición, se transforman súbitamente en gases de gran volumen mediante una reacción de oxidación extremadamente rápida (p. ej., 1.000-10.000 m/s). El volumen de estos gases es mucho mayor que el del material explosionado y ejerce una presión muy alta en sus proximidades. En una explosión pueden alcanzarse temperaturas elevadas (2.500-4.000 °C) que provocan la ignición de los materiales combustibles en la zona de explosión. La fabricación, el transporte y el almacenamiento de mate- riales explosivos debe cumplir unos requisitos estrictos, como el NFPA 495, Código de Materiales Explosivos. Además de los materiales explosivos utilizados para fines mili- tares e industriales, también se incluyen en la categoría de mate- riales peligrosos los materiales de voladura inductiva y los productos pirotécnicos. Las mezclas más utilizadas son las de materiales explosivos (ácido pícrico, nitroglicerina, hexógeno, etc.), aunque también se utilizan mezclas de materiales que pueden explosionar (polvo negro, dinamita, nitrato amónico, etc.). Los materiales plásticos, conocidos por su utilización en los actos terroristas, constan básicamente de mezclas de materiales de efecto rompedor y plastificante (ceras, vaselina, etc.). En cuanto a los materiales explosivos, el método más eficaz de protección contra incendios es su alejamiento de las fuentes de ignición. Algunos materiales explosivos reaccionan con el agua o con diversos materiales orgánicos y se oxidan. Para el manejo de estos materiales deben tenerse muy en cuenta los requisitos y la normativa de almacenamiento con otros materiales.
Metales La práctica nos enseña que casi todos los metales, en las condi- ciones adecuadas, pueden entrar en combustión en el aire. Por su comportamiento en caso de incendio, el acero y el aluminio de gran espesor estructural se consideran materiales no combusti- bles. Sin embargo, el polvo de aluminio y de hierro y los algo- dones metálicos de fibra de metal fina pueden entran fácilmente en ignición y, por tanto, arder de forma intensa. Los metales alca- linos (litio, sodio, potasio), los metales alcalinotérreos (calcio, magnesio, zinc), el circonio, el hafnio, el titanio, etc. entran en ignición con extrema facilidad cuando están en forma de polvo, limaduras o tiras finas. Algunos metales tienen tal capacidad de reacción que deben almacenarse fuera del contacto con el aire, en una atmósfera de gas inerte o bajo un líquido neutro a los metales.
Los metales combustibles y los propensos a la combustión producen reacciones de combustión extremadamente violentas, con procesos de oxidación de alta velocidad y liberación de cantidades de calor bastante mayores que las observadas en la combustión de líquidos combustibles e inflamables. Tras la fase preliminar de calentamiento e ignición al rojo, la combustión del polvo metálico sedimentado puede convertirse en una combus- tión rápida. El polvo en movimiento y las nubes de polvo resul- tantes de la combustión pueden dar lugar a graves explosiones. La capacidad de combustión y la afinidad con el oxígeno de algunos metales (como el magnesio) es tan alta que, después de entrar en ignición, continúan ardiendo en algunos de los medios (p. ej., nitrógeno, dióxido de carbono, atmósfera de vapor) utili- zados para extinguir incendios producidos por materiales combustibles, sólidos y líquidos. La extinción de los incendios de metales representa un desafío especial para los equipos de bomberos, resultando decisiva la elección de un agente extintor adecuado y del procedimiento empleado. Los incendios de metales pueden controlarse mediante una detección precoz, una intervención rápida y adecuada del equipo de bomberos utilizando el método de extinción más efec- tivo y, si es posible, el alejamiento de la zona del incendio de metales y otros materiales combustibles o, al menos, la reducción de sus cantidades. En una combustión con metales radiactivos (plutonio, uranio) debe prestarse especial atención a la protección contra las radia- ciones y tomar las medidas preventivas oportunas para evitar la penetración de productos de descomposición tóxicos en los orga- nismos vivos. Así, los metales alcalinos, por su capacidad para reaccionar violentamente con el agua, sólo pueden extinguirse con polvos secos. La combustión del magnesio no debe extin- guirse con agua, dióxido de carbono, halones o nitrógeno, porque pueden agravar aún más la situación. Los únicos agentes que pueden aplicarse con éxito en este caso son los gases nobles o, en ocasiones, el trifluoruro de boro.
Plásticos y cauchos Los plásticos son compuestos orgánicos macromoleculares fabri- cados sintéticamente o mediante la modificación de materiales naturales. La estructura y forma de estos materiales macromole- culares, que son el resultado de reacciones de polimerización, poliadición o policondensación, influye considerablemente en sus propiedades. Las cadenas moleculares de los termoplásticos (poliamidas, policarbonatos, poliésteres, poliestireno, cloruro de polivinilo, polimetil-metacrilato, etc.) son lineales o ramificadas, los elastómeros (neopreno, polisulfuros, isopreno, etc.) presentan ligeros enlaces cruzados, mientras que los plásticos termoendu- recidos (duroplásticos: polialquilos, resinas epoxi, poliuretanos, etc.) presentan fuertes enlaces cruzados. El caucho natural se utiliza en la industria del mismo nombre como materia prima, y se somete a un proceso de vulcanización. Los cauchos artificiales, cuya estructura es similar a la del caucho natural, son polímeros y copolímeros del butadieno. El uso de los productos plásticos y del caucho es cada vez más frecuente en todos los campos de la vida cotidiana. La gran variedad y las excelentes propiedades técnicas de estos mate- riales permiten su aplicación a áreas tan diversas como estruc- turas de edificios, mobiliario, ropas, mercancías y piezas para vehículos y maquinaria. Normalmente, los plásticos y el caucho, al igual que los mate- riales orgánicos, se consideran materiales combustibles. Para analizar su comportamiento en un incendio se utilizan una serie de parámetros que pueden determinarse con métodos espe- ciales. Teniendo en cuenta esos parámetros (combustibilidad, capacidad de ignición, capacidad de producción de humos,
41.14 FUENTES DE PELIGRO DE INCENDIO ENCICLOPEDIA DE SALUD Y SEGURIDAD EN EL TRABAJO
que hay que añadir gran número de reglamentos y normativas, así como el material de formación desarrollado por gobiernos, empresas y compañías de seguros de distintos países con el fin de minimizar las pérdidas personales y materiales.
Formación sobre seguridad contra incendios
Para que un programa de seguridad contra incendios sea efectivo, debe existir un compromiso de política social en cuanto a la segu- ridad y poner en marcha un plan efectivo con las fases siguientes: a) planificación (establecimiento de metas y objetivos), b) diseño y aplicación y c) evaluación del programa (para supervisar su efecti- vidad).
Metas y objetivos Gratton (1991), en un interesante artículo sobre la formación en materia de seguridad contra incendios, definió la diferencia entre metas, objetivos y prácticas de aplicación o estrategias. Las metas son declaraciones generales de intenciones para “reducir el número de incendios y, con ello, el número de muertos y heridos entre los trabajadores, así como su repercusión económica para las empresas”. Los aspectos personales y económicos de la meta general no son incompatibles. Las prácticas modernas de gestión de riesgos demuestran que las mejoras en seguridad para los trabajadores a través de la implantación de prácticas efectivas de control de pérdidas pueden ser positivas desde el punto de vista económico para la empresa, al mismo tiempo que suponen un beneficio para la comunidad. Estas metas deben traducirse a objetivos específicos de segu- ridad contra incendios en función de la empresa y de los trabaja- dores. Los objetivos, que deben ser cuantificables, suelen contemplar aspectos como:
- reducir los accidentes industriales y los incendios asociados;
- reducir el número de muertos y heridos,
- reducir el daño material a la empresa. En muchas empresas pueden establecerse objetivos adicio- nales, como la reducción de los costes de interrupción de la acti- vidad o la minimización del riesgo de responsabilidad legal. Pero, en otras, el cumplimiento de los códigos y normas locales sobre edificios basta para garantizar el cumplimiento de sus objetivos de seguridad contra incendios. Sin embargo, dicha normativa tiende a limitarse a la seguridad personal, dando por hecho que los incendios se van a producir. La gestión moderna de seguridad contra incendios entiende que, si bien la seguridad absoluta no es un objetivo realista, pueden establecerse objetivos cuantificables para:
- minimizar los accidentes de incendio mediante una prevención efectiva de los mismos;
- limitar el tamaño y las consecuencias de los incendios utili- zando equipos y procedimientos de emergencia efectivos,
- utilizar los seguros como salvaguardia en caso de incendios graves e imprevistos, especialmente los provocados por catás- trofes naturales como terremotos o incendios en bosques.
Diseño y aplicación El diseño y la aplicación de los programas de formación en prevención de incendios dependen en gran medida del desarrollo de estrategias bien planificadas, de una gestión efectiva y de la motivación de los individuos. Para que un programa de seguridad contra incendios tenga éxito, debe existir un apoyo social fuerte y decidido a su aplicación. Entre las estrategias posibles, estudiadas por Koffel (1993) y en el Industrial Fire Hazards Handbook del NFPA (Linville, 1990), cabe citar:
- la promoción de la política y de las estrategias corporativas sobre seguridad contra incendios entre el personal de la empresa;
- la identificación de todos los posibles escenarios de incendio y la aplicación de acciones adecuadas para reducir los riesgos;
- la supervisión de todos los códigos y normativas específicos que definen el nivel de cuidado en una industria concreta;
- la implantación de un programa de gestión de pérdidas para determinar las pérdidas en relación con los objetivos de rendimiento,
- la formación de todo el personal en técnicas adecuadas de prevención de incendios y respuesta a emergencias.
Entre las estrategias de aplicación existentes a escala interna- cional cabe destacar:
- los cursos de la Fire Protection Association (FPA) en el Reino Unido y su diploma de ‘Fire Prevention’ (Welch, 1993);
- la fundación SweRisk, compañía subsidiaria de la Swedish Fire Protection Association, que ayuda a las empresas a valorar los riesgos y desarrollar programas de prevención de incendios (Jernberg, 1993);
- la participación masiva en Japón de ciudadanos y trabajadores en la campaña de prevención de incendios desarrollada por la Agencia de Lucha contra Incendios de Japón (Hunter, 1991),
- la formación en seguridad en Estados Unidos a través de la utilización del Firesafety Educator’s Handbook (NFPA, 1983) y del Public Fire Education Manual (Osterhoust, 1990).
Es de vital importancia determinar la efectividad de los programas formativos de seguridad contra incendios, lo que proporcionará la motivación necesaria para financiar, desarro- llar o modificar nuevos programas. El mejor ejemplo de supervisión de una formación de segu- ridad contra incendios puede encontrarse tal vez en Estados Unidos. El programa Learn Not to Burn, ideado para educar a la juventud norteamericana en los peligros de incendio, ha sido coordinado por la División de Educación Pública del NFPA. Según la supervisión y el análisis realizados en 1990, se consiguieron salvar 194 vidas gracias a la utilización de las medidas de seguridad impartidas en programas de seguridad contra incendios. El 30 % de las mismas puede atribuirse direc- tamente al programa Learn Not to Burn. En Estados Unidos, la instalación de detectores de humo en las viviendas y los programas formativos de seguridad contra incendios permitieron reducir el número de víctimas mortales producidas en incendios en los hogares, que pasaron de 6.015 muertos en 1978 a 4.050 en 1990 (NFPA 1991).
Prácticas de mantenimiento industrial En el sector industrial, Lees (1980) está considerado una auto- ridad internacional. Este autor afirma que, en muchas industrias, el potencial de pérdida masiva de vidas, daños graves o materiales es ahora mucho mayor que en el pasado. Actualmente, y en espe- cial en las industrias petroquímica y nuclear, existe un gran peligro de incendio, explosión y liberación de gases tóxicos. Por esta razón, la prevención de incendios es la clave para minimizar su ignición. Las plantas industriales modernas pueden conseguir un buen nivel de seguridad contra incendios mediante una buena gestión de los programas de:
- inspección de mantenimiento y seguridad;
- formación del personal en prevención de incendios;
- mantenimiento y reparación de equipos,
- seguridad y prevención de incendios provocados (Blye y Bacon, 1991).
41.16 MEDIDAS DE PREVENCION CONTRA INCENDIOS ENCICLOPEDIA DE SALUD Y SEGURIDAD EN EL TRABAJO
La interesante guía de Higgins (1991) en el Fire Protection Handbook del NFPA analiza la importancia del mantenimiento en la prevención de incendios de instalaciones comerciales e industriales. Las modernas herramientas informáticas de evaluación del riesgo de incendio en instalaciones industriales conceden gran importancia al mantenimiento para minimizar los riesgos del combustible y prevenir su contacto con fuentes de ignición. El software FREM (Fire Risk Evaluation Method) de Australia considera el mantenimiento como un factor clave en la segu- ridad contra incendios (Keith, 1994).
Equipos de calefacción
Entre los equipos de calefacción que se utilizan en el comercio y la industria se encuentran las estufas, los hornos convencionales, los hornos de madera, los deshidratadores, los secadores y los tanques de enfriamiento. En el Industrial Fire Hazards Handbook del NFPA, Simmons (1990) identifica los siguientes riesgos de incendio de los equipos de calefacción:
- la probabilidad de provocar la ignición de los materiales combustibles almacenados en las proximidades;
- el peligro derivado de la existencia de combustible sin quemar o de una combustión incompleta;
- el sobrecalentamiento debido a un fallo del equipo,
- la ignición de disolventes combustibles, materiales sólidos u otros productos en proceso. Estos peligros pueden paliarse mediante la combinación, en el marco de un programa efectivo de prevención de incendios, de medidas de gestión y control adecuadas, de formación y prác- ticas para los trabajadores y de limpieza y mantenimiento. El Fire Protection Handbook del NFPA (Cote, 1991) incluye recomendaciones detalladas para los distintos tipos de calefac- ción, que resumimos a continuación.
Hornos y estufas Los incendios y explosiones en hornos y estufas suelen deberse al combustible utilizado, a las sustancias volátiles generadas o a una combinación de ambos. Muchos hornos y estufas funcionan a temperaturas comprendidas entre 500 y 1.000 °C, que superan la temperatura de ignición de la mayoría de los materiales. Los hornos y estufas requieren una serie de mandos y bloqueadores para evitar que los gases combustibles sin quemar o los productos de una combustión incompleta se acumulen y entren en ignición. Normalmente, este peligro es mayor al inicio de la combustión o durante las operaciones de apagado. Por tanto, los técnicos deben disponer de una formación especial que garantice una actuación acorde con la normativa de seguridad. Entre los elementos básicos de un sistema de seguridad contra la propagación de incendios suelen encontrarse la construcción de edificios con materiales incombustibles, su aislamiento de otros equipos y materiales combustibles y un sistema de extinción automática de incendios.
Hornos de madera Los hornos de madera se utilizan para secar este material (Lataille, 1990) y elaborar o cocer productos de arcilla (Hrbacek, 1984). Estos equipos de altas temperaturas representan también un peligro para su entorno. Para evitar incendios, es fundamental un diseño que tenga en cuenta su aislamiento y un manteni- miento adecuado. Los hornos utilizados para secar madera son doblemente peli- grosos, porque la madera representa en sí misma un alto riesgo
de incendio y a menudo se calienta a temperaturas cercanas a su punto de ignición. Es fundamental limpiar regularmente las instalaciones para evitar que se acumulen pequeños trozos de madera y serrín que puedan entrar en contacto con el aparato de calefacción. Los mejores hornos de madera son los fabricados con un material resistente al fuego y equipados con rociadores automáticos y sistemas de ventilación/circulación de aire de alta calidad.
Deshidratadores y secadores Se utilizan para reducir el contenido de humedad de los productos agrícolas, como leche, huevos, granos, semillas y heno. Los secadores pueden ser de caldeo directo, en cuyo caso el mate- rial a secar entra en contacto con los mismos, o por caldeo indi- recto. En ambos casos, es necesario efectuar controles para cerrar el suministro de calor en caso de que se alcancen temperaturas excesivas, incendio en el secador, en el sistema de escape o en el de transporte, o fallo en la ventilación. También es necesario realizar una limpieza adecuada para impedir la formación de productos que puedan provocar la ignición.
Tanques de enfriamiento Los principios generales de la seguridad contra incendios en los tanques de enfriamiento han sido estudiados por Ostrowski (1991) y Watts (1990). El proceso de enfriamiento controlado consiste en la introduc- ción de un metal caliente en un tanque de aceite. La finalidad es endurecer o templar el material mediante un cambio metalúrgico. La mayoría de los aceites de enfriamiento son minerales y combustibles y deben elegirse con cuidado para cada aplicación de forma que la temperatura de ignición del aceite sea superior a la temperatura de funcionamiento del tanque de inmersión. Es fundamental que el aceite no rebose de la boca del tanque y se derrame por los laterales. Para ello se realizarán controles del nivel de líquido y drenajes adecuados. La inmersión parcial de materiales calientes es la causa más común de incendio en los tanques de enfriamiento y puede evitarse controlando que la transferencia y el transporte del material sean los adecuados. También deben realizarse controles para impedir que se alcancen temperaturas excesivas en el aceite y en la entrada de agua al tanque, que podrían provocar incendios graves por ebullición y derrames de líquido alrededor del tanque. A menudo se utilizan sistemas de extinción con dióxido de carbono o productos químicos secos para proteger la superficie del tanque. Se recomienda asimismo proteger el edificio con rociadores automáticos de techo. En algunos casos puede ser necesario también disponer una protección especial para los técnicos que trabajen en las proximidades del tanque. A menudo se instalan sistemas de pulverización de agua para proteger a los trabajadores. Pero, por encima de todo, es fundamental formar adecuada- mente a los trabajadores para los casos de emergencia, inclu- yendo formación sobre el uso de los extintores portátiles.
Equipos de procesos químicos
Las operaciones que se realizan para modificar la naturaleza química de los materiales han sido causa frecuente de impor- tantes catástrofes, ocasionando grandes daños y muertos y heridos entre los trabajadores y las comunidades vecinas. Los peligros que presentan las plantas químicas son los incendios, las explosiones y la liberación de materiales tóxicos. Esta energía destructiva procede a menudo de una reacción química incontro- lada en los materiales en proceso o de la combustión de
ENCICLOPEDIA DE SALUD Y SEGURIDAD EN EL TRABAJO 41.17 MEDIDAS DE PREVENCION CONTRA INCENDIOS 41.
41. INCENDIOS
Medidas de protección y precaución Manz (1991) en el Fire Protection Handbook del NFPA estudia las buenas prácticas de seguridad, entre las que cita:
- diseño, instalación y mantenimiento adecuado de los equipos de soldadura y corte, y en especial control del almacenamiento de los cilindros de combustible y oxígeno y de posibles fugas de los mismos;
- preparación adecuada de las áreas de trabajo para eliminar todos los peligros de ignición accidental de materiales combus- tibles próximos;
- riguroso control de todos los procesos de soldadura y corte;
- formación de todos los trabajadores en las prácticas de seguridad
- utilización de ropa ignífuga y protección facial de los trabaja- dores y las personas que trabajen en sus proximidades,
- ventilación adecuada para evitar que los trabajadores y las personas que trabajen en las proximidades estén expuestos a gases y humos nocivos. Para soldar o cortar tanques u otros depósitos que han conte- nido materiales inflamables se requieren unas precauciones espe- ciales. Cabe citar a este respecto la guía Recommended Safe Practices for the Preparation for Welding and Cutting of Containers that have held Hazardous Substances (1988) de la American Welding Society. Para las zonas de construcción puede resultar útil la guía inglesa Fire Prevention on Construction Sites (1992) del Loss Preven- tion Council, que contiene un modelo de autorización para controlar las operaciones de corte y soldadura aplicable a cual- quier planta o instalación industrial. Un modelo de autorización similar se encuentra en las Fichas de la FM para procesos de corte y soldadura (1977).
Protección contra rayos
El rayo es una de las causas más frecuentes de incendios con víctimas mortales en muchos países del mundo. En Estados Unidos, fallecen cada año unas 240 personas al ser alcanzadas por un rayo. El rayo es una forma de descarga eléctrica entre las nubes y la Tierra. En la Ficha publicada por la FM sobre este tema (1984) se indica que la intensidad del rayo puede oscilar entre 2.000 y 200.000 A y la diferencia de potencial que se establece entre las nubes y la Tierra puede ser de 5 - 50x10 6 V. La frecuencia de los rayos varía según los países y las zonas en función, esencialmente, del número de días de tormenta al año. La magnitud de los daños causados por los rayos depende en gran medida del tipo de suelo, y son mayores en zonas donde la tierra presenta una alta resistividad.
Medidas de protección en edificios En la norma Standard for the Installation of Lightning Protection Systems 780 del NFPA (1995b) se recogen los requisitos en materia de diseño para la protección de los edificios contra rayos. Aunque se sigue investigando la causa exacta de la descarga por rayo, la protección se basa en disponer de un medio para que la descarga del rayo pueda penetrar en la tierra o abandonarla sin dañar los edificios. Los sistemas de pararrayos tienen pues dos funciones:
- interceptar la descarga del rayo antes de que alcance al edificio,
- proporcionar una vía inofensiva de descarga a tierra.
A tal fin, los edificios deben estar equipados con:
- pararrayos;
- conductores de bajada,
- buenas conexiones a tierra, de 10 ohm o inferiores.
Para más detalles sobre el diseño de protecciones antirrayo en edificios, consúltese el artículo de Davis (1991) en el Fire Protection Handbook del NFPA (Cote, 1991) y el Code of Practice (1992) del British Standards Institute. Las descargas directas de los rayos pueden dañar cables de transmisión aéreos, transformadores, subestaciones exteriores y otras instalaciones eléctricas. También los equipos de transmi- sión eléctrica pueden recibir voltajes inducidos y sobrevoltajes que, al penetrar en los edificios, den lugar a incendios, destruc- ción de instalaciones y graves interrupciones de funcionamiento. Para evitarlo, es necesario disponer de disipadores de sobrevol- tajes que desvíen a tierra estos picos de voltaje a través de tomas de tierra efectivas. Los sobrevoltajes transitorios inducidos en cables eléctricos y de comunicación de muchos edificios pueden causar daños en los equipos informáticos de gran sensibilidad, de creciente utili- zación en el comercio y en la industria. Por esta razón, hay que disponer de una protección transitoria como la descrita en la obra The Protection of Structures Against Lightning del British Stan- dards Institute BS 6651:1992.
Mantenimiento Para una protección efectiva es esencial un mantenimiento adecuado de los sistemas de protección contra rayos. Especial atención merecen las tomas de tierra, elemento fundamental para la efectividad de los pararrayos.
M EDIDAS DE PROTECCION PASIVA • CONTRA INCENDIOS MEDIDAS DE PROTECCION PASIVA CONTRA INCENDIOS Yngve Anderberg
Limitación de los incendios por
compartimentación
Planificación de la construcción y localización de los edificios El trabajo de ingeniería en materia de seguridad debe comenzar en la fase de proyecto del edificio, pues los requisitos de seguridad contra incendios influyen en gran medida en la disposición y trazado del mismo. Así, el proyectista podrá incorporar las medidas de seguridad contra incendios con mayor facilidad y a menor coste. En el enfoque global deben tenerse en cuenta tanto el interior del edificio como la planificación de la zona exterior. Los requisitos normativos obligatorios están siendo sustituidos por requisitos funcionales, lo que se traduce en un aumento de la demanda de expertos en este campo. Desde un principio, el proyectista debe colaborar con expertos en incendios para:
- definir los riesgos específicos de incendio del edificio;
- definir las distintas alternativas para obtener el nivel de segu- ridad contra incendios más adecuado;
- analizar las alternativas pertinentes desde el punto de vista técnico y económico,
- establecer los criterios para elegir la mejor alternativa técnica. Una vez determinado el emplazamiento, el arquitecto debe tener en cuenta las características técnicas y funcionales del mismo en el proyecto. Del mismo modo, ha de considerar las características de la ubicación antes de tomar decisiones sobre la protección contra incendios, pues ésta puede influir considera- blemente en el tipo de protección activa y pasiva que aconsejen los asesores de incendios. Al elaborar el proyecto, hay que consi- derar los recursos locales disponibles para la lucha contra incen- dios y el tiempo que se puede tardar en llegar al edificio. No es posible ni debe esperarse que el cuerpo de bomberos se
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41. INCENDIOS
responsabilice totalmente de la protección de los ocupantes y los bienes del edificio; ha de contar con la ayuda de protecciones activas y pasivas contra incendios en el edificio capaces de proporcionarle una seguridad razonable en caso de incendio. En un incendio, las operaciones pueden ser de rescate, control del incendio y protección de los bienes, siendo la máxima prioridad en cualquier operación contra incendios la de garantizar la evacuación de todos los ocupantes del edificio antes de la apari- ción de situaciones críticas.
Diseño estructural basado en clasificaciones y en cálculos Un buen método para normalizar la protección contra incendios y los requisitos de seguridad de un edificio es clasificar el tipo de construcción según los materiales utilizados en su estructura y el grado de resistencia al fuego de cada elemento. La clasificación puede basarse en ensayos en horno de acuerdo con ISO 834 (el riesgo de incendio viene definido por la curva estándar de temperatura/tiempo), en una combinación de ensayos y cálculos, o sólo en cálculos. Estos procedimientos permiten identificar la resistencia estándar al fuego (capacidad para mantener las funciones necesarias durante 30, 60, 90 minutos, etc.) de un elemento estructural de carga o separación. La clasificación (especialmente si está basada en ensayos) es un método simplifi- cado y conservador, y cada vez se va sustituyendo más por métodos de cálculo funcional que tienen en cuenta el efecto de incendios naturales totalmente desarrollados. Sin embargo, los ensayos de incendio siempre serán necesarios, aunque pueden optimizarse combinándolos con simulaciones por ordenador, lo que permite reducir considerablemente el número de ensayos. Normalmente, en los ensayos de incendios, la carga sobre los elementos estructurales es el 100 % de la proyectada, pero en la realidad el factor de utilización de carga suele ser menor. Los criterios de aceptación son específicos para el conjunto o para el elemento analizado. La resistencia estándar contra incendios es el tiempo que un elemento puede resistir el fuego sin derrumbarse. Los requisitos estructurales y de protección contra incendios incluidos en las normativas modernas basadas en el rendimiento tienen por objetivo conseguir un diseño de ingeniería óptimo y equilibrado en relación con la gravedad del incendio previsto. Estos estudios han abierto el camino a una ingeniería contra incendios basada en cálculos sobre la temperatura y los efectos estructurales en un proceso completo de incendio (con calenta- miento y posterior enfriamiento) dentro de un compartimiento. En los cálculos relativos a incendios naturales se considera que los elementos estructurales (fundamentales para la estabilidad del edificio) y toda la estructura no deben derrumbarse durante todo el proceso de incendio ni durante su enfriamiento posterior. En los últimos 30 años, se ha investigado mucho en este campo y se han desarrollado modelos informáticos que tienen en cuenta las propiedades mecánicas y térmicas de los materiales a elevadas temperaturas. Algunos de esos modelos se han validado con gran número de datos experimentales y se han obtenido estimaciones precisas del comportamiento estructural en caso de incendio.
Compartimentación Un compartimiento contra incendios es un espacio dentro de un edificio que puede comprender uno o varios pisos y que está deli- mitado por elementos separadores, de forma que, en caso de incendio, éste no pueda propagarse fuera de él. La compartimen- tación es importante para evitar que el fuego se propague a espa- cios demasiado grandes o a todo el edificio. Las personas y los bienes materiales que se encuentren fuera del compartimiento quedan protegidos gracias a la extinción del incendio por el cuerpo de bomberos, a su extinción de forma espontánea o, al menos, a los elementos separadores, que retardan la propagación
del incendio y del humo hasta que los ocupantes puedan ser rescatados. La resistencia al fuego específica de un compartimiento depende de su finalidad y del tipo de incendio potencial. Los elementos separadores que limitan el compartimiento deben resistir el máximo incendio posible o contener el fuego hasta que los ocupantes puedan ser evacuados. Los elementos de carga del compartimiento pueden estar diseñados para resistir todo el proceso de incendio o solamente presentar una determinada resistencia medida en períodos de tiempo iguales o superiores a los exigidos para los elementos separadores.
Integridad estructural durante un incendio Con la exigencia de mantenimiento de la integridad estructural durante un incendio se trata de evitar el derrumbamiento de la estructura y garantizar la capacidad de los elementos separadores de evitar la ignición y la propagación de la llama a los espacios colindantes. Pueden adoptarse distintos enfoques para los diseños de resistencia contra incendios. Hay clasificaciones de ensayos estándar de resistencia a incendios según ISO 834, combina- ciones de ensayos y cálculos o únicamente cálculos, así como una estimación informática sobre los riesgos de incendio.
Acabado interior El acabado interior comprende los materiales de superficie de paredes, techos y suelo. Existen muchos tipos de acabado interior, como yeso, escayola, madera y plásticos. Entre sus múltiples funciones se encuentran las de aislamiento acústico y térmico o la protección contra el desgaste y la abrasión. El acabado interior se relaciona con los incendios en cuatro aspectos: puede aumentar la velocidad del incendio hasta alcanzar condiciones de descarga, puede incrementar el incendio propagando la llama, puede aumentar la liberación de calor al añadir combustible y puede producir humo y gases tóxicos. Por lo tanto, deberán evitarse aquellos materiales que presentan altas velocidades de propagación de llama, propor- cionen combustible al incendio o produzcan cantidades peli- grosas de humo y gases tóxicos.
Propagación del humo Cuando se declara un incendio en un edificio, el humo puede llegar a extenderse a lugares muy alejados. Los huecos de la esca- lera y de los ascensores pueden verse invadidos por el humo, bloqueando la evacuación y dificultando la extinción del incendio. Actualmente se considera que, en un incendio, el humo es el máximo factor de riesgo (véase la Figura 41.4). Entre las fuerzas de desplazamiento del humo se incluyen el tiro natural, la flotabilidad de los gases de combustión, el efecto del viento, los sistemas de ventilación y el efecto de pistón de los ascensores. Cuando en el exterior el ambiente es frío, se produce un movimiento ascendente de aire en las cajas de los ascensores. En el interior del edificio el aire tiende a flotar, al estar más caliente y ser menos denso que el aire exterior. La fuerza de flotabilidad hace que el aire ascienda por los huecos de los ascensores, fenó- meno conocido como tiro natural. La diferencia de presión entre los huecos de los ascensores y el exterior, generadora del movimiento del aire, viene dada por la fórmula siguiente:
∆ P
gP R T T
atm z S
50 0
siendo ∆ P (^) so = diferencia de presión entre los huecos de los ascen- sores y el exterior g = aceleración de la gravedad
41.20 MEDIDAS DE PROTECCION PASIVA CONTRA INCENDIOS ENCICLOPEDIA DE SALUD Y SEGURIDAD EN EL TRABAJO
