Técnicas de investigación de incendios. Incendios de origen eléctrico

8/2/2019 Tcnicas de investigacin de incendios. Incendios de origen elctrico

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Tcnicas de investigacin de incendios. Incendios de origen elctrico

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PROYECTO DE FINAL DE CARRERA

TCNICAS DE INVESTIGACIN DEINCENDIOS.INCENDIOS DE ORIGEN

ELCTRICO

Especialidad: Ingeniera de Materiales

Autor del proyecto: MARIO ANERO CRCAMO

Directora del proyecto: Dra. MARA TERESA MORA

Fecha: Septiembre de 2.007


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SUMARIO

INTRODUCCIN - 3 -

1. HISTORIA DEL FUEGO - 6 -

1.1. Desde la antigedad a la era moderna - 6 -

1.2. De la teora del flogisto al descubrimiento del oxgeno - 9 -

2. NATURALEZA DEL FUEGO. MEDIOS DE EXTINCIN - 10 -

2.1. Definicin de incendio - 10 -

2.2. Mecanismos de extincin - 11 -

2.3. Clasificacin de los fuegos - 14 -

2.4. Agentes extintores - 18 -

3. DINMICA DEL FUEGO - 29 -

3.1. El fenmeno del Flashover - 29 -

4. DETERMINACIN DEL ORGEN DE UN INCENDIO - 32 -4.1. Introduccin - 32 -

4.2. La V invertida - 33 -

4.3. El cono de ataque - 35 -

5. EL FUEGO FRENTE A ESTRUCTURAS Y ELEMENTOS DE HORMIGN - 37 -

5.1. Introduccin - 37 -

5.2. Carbonatacin - 38 -5.3. Problemtica del hormign armado - 38 -

5.4. Ensayos de compresin y ultrasonidos realizados - 39 -

6. INCENDIOS ORIGINADOS POR UNA FUENTE DE CALOR DE TIPO

ELCTRICO - 43 -

6.1. Introduccin - 43 -


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6.2. Estudio de la variacin del estado superficial de los conductores

en funcin del tiempo de exposicin al fuego - 43 -

6.3. Calor interno o externo respecto al conductor - 46 -

6.4. Experimentacin realizada en laboratorio - 48 -

6.4.1. Fallos de presin en las uniones entre conductores - 48 -

6.4.2. Cortocircuitos - 50 -

6.4.3. Arco elctrico - 54 -

6.4.4. Arco serie - 56 -

CONCLUSIONES - 60 -

BIBLIOGRAFA - 61 -

RESUMEN - 62 -


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INTRODUCCIN

Sabemos que los incendios causan anualmente elevadas prdidas tanto en lo

referente a vidas humanas como a intereses econmicos.

A pesar de todo ello, los estudios sobre los incendios no son muy extensos y la

dedicacin cientfica al proceso del fuego es ms bien escasa.

Prueba de ello es que existen muy pocas universidades que tengan dentro de

sus planes de estudio incorporada esta disciplina.

Solamente una parte de la misma, las tcnicas de proteccin contra incendios,

ha progresado ligeramente en los ltimos aos.

Hasta el momento presente, slo se investigan con cierta profundidad aquellos

incendios que presentan un impacto socio-econmico ante la poblacin:

incendios con vctimas, forestales, impactantes por su magnitud frente a la

opinin pblica, etc.

Fotografas 1.1 y 1.2 - La fotografa de la izquierda corresponde al incendio ocurrido en el edificio Windsor de Madrid

el 12/2/2005 y la de la derecha a uno de los mltiples incendios forestales que asolaron Grecia durante el mes de

Agosto de 2.007


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En muchos pases, la investigacin de incendios es realizada por miembros de

las fuerzas de seguridad, generalmente poco vinculadas con los estamentos

universitarios, por lo que no se crean modelos de estudio que puedan ser

contrastados mediante un registro y posterior interpretacin de los hechos.

Tambin es frecuente que los Servicios de Extincin de Incendios

pertenecientes a Organismos Oficiales, no estn dotados de secciones de

investigacin a pesar de que sus bomberos convivan casi a diario con el

incendio.

Resulta por tanto obvio que si se desconocen las causas y circunstancias que

desencadenan los incendios, no se podrn tomar las adecuadas medidas para

prevenirlos, ni las ms apropiadas tcnicas de proteccin y extincin.

Determinar por qu ocurre un incendio, an en los casos en que las prdidas

sean mnimas, es fundamental para poder realizar estudios preventivos que

mitiguen sus efectos.

A menudo tras finalizar la investigacin de un incendio, es fcil darse cuenta de

lo fcil que hubiese sido evitarlo, haberlo confinado limitando su propagacin y

sobre todo cmo haber reducido los daos ocasionados.

El hecho de que algunas industrias queden completamente destruidas tras

sufrir un incendio, a pesar de las grandes inversiones realizadas en materias de

proteccin, demuestra el fracaso de la aplicacin de estas tcnicas y no porque

sean errneas, sino porque es frecuente que el proyectista desconozca elpeligro real, es decir, la gran variedad de fenmenos susceptibles de poder

desencadenar un incendio y las circunstancias que lo pudiesen agravar,

limitndose al cumplimiento estricto (ms bien mnimo) de la legislacin

vigente.

La tcnica de investigar un incendio implica un conocimiento multidisciplinar,

debido a que son muchos los fenmenos y las causas que puedendesencadenarlo.


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El desconocimiento de la naturaleza del fuego y la dinmica de los incendios ha

hecho que muchos incendios provocados hayan sido considerados como

fortuitos y a la inversa.

Mientras tanto los incendios intencionados han experimentado un gran

crecimiento en los pases desarrollados.

Siempre se ha considerado que la diferencia entre un fuego y un incendio

reside en lo deseado o no del hecho. De esta forma por fuegose entiende el

hecho deseado y controlado, mientras que cuando este se descontrola o no se

desea se dice que ocurre un incendio. Esta distincin es innata en el argot

popular: todo el mundo habla de hacer fuego para cocinar (no se hace un

incendio para asar carne...).

Por fuego se entiende toda reaccin irreversible de combustin, que desprende

calor y luz; incendio es todo fuego no deseado con independencia de la

magnitud del mismo.

As se dice que el fuego, al ser querido, implica siempre una intencionalidad,

por lo que las Entidades Aseguradoras emiten plizas de seguros contra

incendios, dando por hecho que el incendio provocado intencionadamente,

como es deseado por el asegurado, no tiene cobertura por tratarse de un

fuego.

Los objetivos de este proyecto de fin de carrera, son comprender la

naturaleza y dinmica del fuego, as como desarrollar una serie de

herramientas y tcnicas que aporten informacin de cara a determinar el origendonde este se inicia.

Dado que aproximadamente el 70% de los incendios investigados por tcnicos

especialistas tienen como causa el origen elctrico, se profundizar en este

campo, reproduciendo en laboratorio los fallos elctricos ms comunes y

determinando mediante el anlisis microscpico de varios conductores si la

fuente de calor que los afect era interna debida a un fallo elctrico o bien se

trata de una fuente de calor externa al conductor, al encontrase ste en elescenario del incendio.


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1. HISTORIA DEL FUEGO

1.1. Desde la antigedad a la era moderna

Desde la ms remota antigedad, el fuego era conocido por el ser humano. Se

presentaba como un fenmeno de la naturaleza que se manifestaba de forma

espontnea en determinadas circunstancias: tras tormentas (rayos), en

erupcin de volcanes, etc.

La utilidad de este fenmeno natural fue rpidamente apreciada por aquellos

seres los cuales se preocupaban de mantener el fuego una vez que sepresentaba de forma espontnea, a base de ir aadiendo materiales parecidos

a los que estaban ardiendo.

Pudieron comprobar cmo en los das lluviosos el fuego se apagaba, lo que les

llev a utilizar el agua como medio de lucha contra el fuego que se les

descontrolaba. Desde entonces el agua es el agente extintor ms empleado.

No se sabe exactamente cuando el ser humano fue capaz de reproducir este

fenmeno a base de frotar dos materiales secos y rugosos entre s, cerca de

las hojas secas de los rboles y hierbas.

Siglos despus, los egipcios dominaban a la perfeccin la tcnica de hacer

fuego, y este formaba parte fundamental de sus mtodos de fabricacin y

falsificacin de metales, blsamos y perfumes.

Todas las religiones primitivas emplearon el fuego como elemento fundamental

en la ofrenda de sus sacrificios. La forma en que se propagaba hacia arriba era

el smbolo de comunicacin con los dioses. Era una seal de pureza e

iluminacin. Al mismo tiempo todas religiones se referan al fuego como un

suplicio insoportable: el tormento de los infiernos.


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Segn los griegos, toda materia arda porque en su interior se encontraba uno

de los elementos presentes en la naturaleza: el fuego.

Platn (ao 428 a.C.) estableci los cuatro elementos de la naturaleza: tierra,

agua, aire y fuego.

Desde la antigedad el fuego fue empleado de diferentes formas en las

guerras. As en la lucha de los griegos contra los egipcios en el puerto de

Alejandra, stos emplearon una brea inflamable y menos densa que el agua

del mar. La misma fue arrojada en el puerto flotando sobre el agua y rodeando

las embarcaciones. Posteriormente se prendi el fuego mediante flechas

encendidas, quedando todas las embarcaciones egipcias envueltas en llamas.

Este hecho fue conocido como el fuego griego.

El efecto destructor del fuego era ya sobradamente conocido y por ello se

crearon organizaciones de hombres (los primeros bomberos), para intentar

paliar los efectos de los fuegos no deseados: los incendios.

El emperador Augusto Csar organiz en Roma un cuerpo de bomberos

formado por seiscientos esclavos a los que denomin vigiles. El propio

emperador reorganiz el cuerpo, dotndolo de medios y soldados

profesionales, a los que llamaba Triumviri Notturni.

Cuando la ciudad de Pompeya fue redescubierta entre las cenizas y lava del

volcn Vesubio, se comprob la existencia de conducciones de agua que yaeran utilizadas para la extincin de incendios.

Arqumedes(287-212 a.C.) fue de los primeros en realizar estudios acerca de

las aplicaciones del fuego. Fue decisiva su participacin en la defensa de

Siracusa, donde dise unos grandes espejos que hicieron arder parte de la

flota romana cuando se acercaba a la ciudad.


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Los canteros y picapedreros del Oriente Lejano haban comprobado que en

ciertas circunstancias, cuando tallaban las rocas donde haba grietas con

restos polvorientos de vegetales, ocurran pequeas explosiones. Con el

tiempo fueron dominando este polvo y lo emplearon para el corte de la propia

cantera, descubrindose de esta forma la plvora (palabra derivada del latn

pulvera, plural del neutro de pulvis, pulveris, polvo).

La plvora se empez por tanto a utilizar en canteras para posteriormente ser

aplicada a las armas de fuego y en los fuegos artificiales.

Fue Galileo Galilei (1564-1642) quien primero estudi rigurosamente la

dilatacin de las sustancias. En 1603 puso un tubo de aire caliente sobre una

vasija de agua, viendo como el agua suba por el tubo y consiguiendo de esta

forma su termmetro (aunque bastante impreciso).

Santorio fue uno de los primeros que utiliz una escala termomtrica para

estimar la temperatura humana con fines mdicos, derogando la creencia de

que el cuerpo humano estaba ms fro durante la noche que por el da.

Finalmente Robert Boyle, fsico ingls, perfeccion un termmetro

independiente de la presin atmosfrica (consistente en un lquido en una

ampolla conectada a un tubo recto), siendo el primero en medir con bastante

fiabilidad la temperatura del cuerpo humano.

En 1655, en Nuremberg, se construye la primera mquina (una bomba de

mano) para la lucha contra incendios y en Amsterdam, se fabrica la primeramanguera a base de fibras vegetales entrelazadas.

Hacia el ao 1830 aparecen en Europa los primeros cuerpos de bomberos

zapadores, dependientes en su mayora de las Compaas de Seguros.


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1.2. De la teora del flogisto al descubrimiento del oxgeno

En 1669, el mdico alemn Johann Joachim Becher intent racionalizar los

conocimientos bsicos sobre el fuego, afirmando que ste se encontraba en el

interior de los cuerpos y que si por cualquier circunstancia sala al exterior,

originaba la combustin: toda materia que arde expulsa algo.

Su discpulo, el tambin mdico Georg Ernst Stahl, desarroll y ampli en 1702

las enseanzas de su maestro, denominando al principio inflamable de

cualquier sustancia, el flogisto.

La teora del flogisto intentaba explicar toda combustin, afirmando que este

era una sustancia misteriosa que formaba parte de los cuerpos combustibles.

Cuanto ms flogisto tuviese un cuerpo, mejor combustible era. Los procesos de

combustin suponan una prdida del mismo en el aire. Lo que quedaba tras la

combustin no contena flogisto y por lo tanto no poda seguir ardiendo.

Segn sus ideas los metales estaban formados por flogisto y cal (en aquellos

tiempos a toda impureza de los metales o sus xidos se les denominaba

genricamente cal).

Las reacciones se explicaban afirmando que el metal al calentarse perda

flogisto y se transformaba en su cal. Del mismo modo, para obtener el metal a

partir de la cal haba que aadirle flogisto, el cual se poda obtener de una

sustancia ms rica como el carbn.

Estas operaciones dieron lugar a que para referirse a una sustancia o materia

quemada se use tambin la expresin, todava en vigor, que est calcinada.

En el siglo XVIII, Antoine-Laurent de Lavoisier (1743-1794) demostr la

inexistencia del flogisto y desarroll la ley de conservacin de la masa. Formul

su teora de la combustin en 1783: cuando un cuerpo arde o se inflama, se

combina con el aire para formar un xido.


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2. NATURALEZA DEL FUEGO. AGENTES EXTINTORES

2.1. Definicin de incendio

Se considera incendio la combustin y abrasamiento con llama, capaz de

propagarse, de un objeto u objetos que no estaban destinados a ser quemados

en el lugar y momento en que se produce (art 45 de la Ley 50/1.980 de 8 de

Octubre).

Definimos combustin como el desarrollo de una reaccin qumica de

oxidacin-reduccin. Para que pueda darse es preciso que coexistan tres

elementos, el combustible que pueda arder, el comburente que permita la

reaccin (normalmente el oxgeno del aire), y el caloro energa de activacin

que inicie la reaccin. A estos tres factores se les llama el Tringulo del

Fuego.

Figura 2.1 - Tringulo del fuego

La combustin es una reaccin exotrmica, y parte del calor generado permite

que se desarrolle la reaccin en el momento siguiente con nueva generacin

de calor, y as sucesivamente, es decir, se produce una reaccin en cadena

que se agrega a los tres factores del tringulo del fuego. A ellos junto con este

cuarto se les denomina el Tetraedro del Fuego.

Combustible

Comburente

Energa de activacin


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Figura 2.2 - Tetraedro del fuego

Podemos definir los distintos componentes como:

Combustible:Cualquier sustancia capaz de reaccionar de forma rpida conel oxgeno. Ello solo ocurre en la fase de gas o vapor.

Comburente:Cualquier mezcla de gases que contenga suficiente oxgenopara que se produzca la reaccin rpida (generalmente el aire que contieneun 21 % de oxgeno).

Energa de activacin:Calor suficiente para elevar una zona de la masa decombustible por encima de su temperatura de autoinflamacin.

Reaccin en cadena: La combustin de la mezcla de combustible ycomburente se mantiene al actuar parte del calor generado como energade activacin para el instante siguiente.

2.2. Mecanismos de extincin

La falta o eliminacin de uno de los elementos que intervienen en la

combustin dara lugar a la extincin del fuego.

Segn el elemento que eliminemos aparecern los diferentes mecanismos de

extincin:

Sofocacin: Eliminar el comburente (oxgeno) de la combustin. Esto se

obtiene impidiendo que los vapores combustibles se pongan en contacto con el

oxgeno del aire.

Comburente

Reaccin en cadena

Energa de Activacin

Combustible


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Figura 2.3 - Sofocacin

Enfriamiento: Consiste en eliminar el calor (energa de activacin) para reducir

la temperatura del combustible, a un punto en el que no deje escapar

suficientes vapores para obtener una mezcla de combustin en la zona de

fuego.

Figura 2.4 - Enfriamiento

Rotura de reaccin en cadena o inhibicin: Consiste en interponer elementos

catalizadores que impiden la transmisin del calor de unas partculas a otrasdel combustible.

Figura 2.5 - Rotura de la reaccin en cadena

Desalimentacin: Eliminacin del elemento combustible.

Figura 2.6 - Desalimentacin

Energa de Activacin

Combustible

Comburente

Ener a de Activacin

Combustible Comburente

Energa de Activacin

CombustibleComburente


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Como se ha indicado al definir el combustible, para que se produzca una

combustin ste debe estar en forma gaseosa o generar vapores en cantidad

suficiente. Para que estos vapores puedan inflamarse su concentracin debe

encontrarse entre dos lmites de concentracin:

Lmite inferior de inflamabilidady Lmite superior de inflamabilidad.

Por debajo del primero la cantidad de vapor es insuficiente para que se

produzca una inflamacin, y por encima del segundo la excesiva saturacin de

vapor la impide. Al tramo comprendido entre ambos lmites se le llama Rango

de inflamabilidad.

Definamos seguidamente las temperaturas caractersticas de los combustibles:

Temperatura de vaporizacin:Es la temperatura a la que hay que calentar

un combustible para que comience a destilar vapores, aunque stos son

todava incapaces de arder an acercndoles un punto de ignicin.

Temperatura de ignicin: Es la temperatura a la que el combustible

empieza a emitir vapores capaces de inflamarse en contacto con una llama

pero incapaces, por escasos, de mantenerse ardiendo.

Temperatura de inflamacin: Es la mnima temperatura a la que un

combustible emite una cantidad suficiente de vapores capaces de

inflamarse en contacto con una llama y mantenerse ardiendo hasta que seconsuma el combustible.


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2.3. Clasificacin de los fuegos

Por el estado fsico de los combustibles podemos establecer la siguiente

clasificacin de los fuegos:

Fuegos de tipo A:Son aquellos en que los gases que arden son aportados

por combustibles slidos tales como madera, papel, tejidos, etc.

Fuegos de tipo B: Cuando los vapores que arden son aportados por

combustibles lquidos como la gasolina o el alcohol, o slidos licuables a

baja temperatura tales como parafinas, ceras, etc.

Fuegos de tipo C: Son los producidos directamente por sustancias

gaseosas tales como propano, butano, metano, etc.

Fuegos de tipo D: Los generados en metales combustibles tales como

magnesio, sodio, aluminio en polvo, etc.

Cualquiera de los tipos de fuego citados puede producirse en presencia de

corriente elctrica. Cuando ello ocurra se denominaban Fuegos de tipo E,

calificacin actualmente eliminada en la mayora de las normativas.

Las energas de activacin pueden tener su origen en fenmenos diferentes

tales como los siguientes:

Trmicos:

- Utensilios de ignicin tales como encendedores, cerillas, etc.

- Instalaciones que generan calor como hornos y calderas.

- Actividades como la soldadura.

- Motores.


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Elctricos:

- Descargas atmosfricas.

- Sobrecargas en instalaciones.

- Cortocircuitos.

- Electricidad esttica.

- Arco elctrico.

- Arco-serie.

Mecnicos:

- Calor o chispas producidos por friccin.

Qumicos:

- Reacciones exotrmicas.

- Sustancias autooxidantes.

Dependiendo de la velocidad a la que se produce la combustin, podemos

distinguir entre:

Deflagracin: Combustin cuya velocidad es inferior a la velocidad del

sonido, por lo que el frente de llamas va por detrs de la onda sonora.

Detonacin:Combustin de velocidad superior a la velocidad del sonido, por

lo que el frente de llamas va por delante de la onda sonora.

La propagacin de los incendios se debe a tres mecanismos diferentes

aunque se suelen presentar simultneamente durante los mismos:

Conduccin:La transmisin del calor que propaga el incendio se realiza por

contacto directo de un objeto combustible con el incendio o con otro objetocapaz de propagar el calor (metal) que est en contacto con aquel.


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Figura 2.7 Ascensin y acumulacin de gases calientes

En un principio, estos gases estn ms calientes que los elementos

constructivos que forman la cubierta o el techo del recinto. Es por esto, y de

acuerdo con el principio de la termodinmica, que estos gases calientes

transmiten el calor a la cubierta con la cual estn en contacto, de forma que el

techo absorbe la energa que transmiten los gases.

Progresivamente el techo se va calentando y, conforme va aumentando la

temperatura, la transmisin de calor entre los gases y el techo se reduce hasta

alcanzar el equilibrio trmico entre ambos.

A partir de este momento no existir ms cesin de energa entre la capa de

gases existente y los elementos del techo del recinto, encontrndose ambos a

la misma temperatura, de manera que si el incendio progresa, aumentar al

mismo tiempo la temperatura de los elementos portantes y de los gases de

combustin.

Conforme evoluciona el incendio, se siguen generando gases, de forma que la

capa de stos bajo el techo va aumentando. El grueso de esa capa de gases

bajo el techo del espacio confinado depende de la altura libre entre el

pavimento y el techo, de la distribucin de huecos de ventilacin y del tipo de

combustin que se est produciendo, ya que sta es la responsable de la

mayor o menor formacin de gases segn los elementos que se estnquemando.


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A medida que evoluciona el incendio, la aportacin de calor a la capa de gases

y al techo va aumentando y con ello la temperatura de ambos, de forma que en

un determinado momento el conjunto se convierte en un centro emisor de

energa por radiacin a todo el recinto y en todas direcciones. En esta fase, la

radiacin sobre el recinto procedente del techo es mucho mayor que la que

emite la llama del incendio.

2.4. Agentes extintores

La extincin de un incendio se consigue arrojando sobre los combustibles cierto

tipo de sustancias denominadas agentes extintores.

Los agentes extintores ms comunes son:

- Agua

- Espumas

- Polvos

- Anhdrido Carbnico

- Hidrocarburos halogenados

Existen otros agentes extintores de aplicaciones muy especficas y de los que

no se entrar en detalle, como pueden ser sales, grafitos, etc.

Agua

El agua es el elemento primordial y principal en la lucha contra el fuego por

tener un gran poder de extincin a la vez que un coste reducido.

Su eficacia de extincin es muy amplia, siendo el agente extintor por

excelencia.

Caractersticas y propiedades

El agua, a temperatura normal, es un lquido qumicamente estable, incoloro,inodoro e inspido.


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Mecanismos de extincin

Los mecanismos de extincin que intervienen en el empleo del agua como

agente extintor son fundamentalmente tres, el efecto de enfriamiento, el de

sofocacin y el de impacto.

El efecto deenfriamientoes el considerado ms importante en los procesos

de extincin. El mecanismo se fundamenta en el alto calor especfico del agua:

cada gramo requiere una calora para aumentar un grado centgrado su

temperatura. Ello ocurre hasta que se alcanzan los 100 C permaneciendo el

agua en estado lquido. En este punto, si seguimos suministrando calor, se

produce el cambio de estado lquido a gaseoso, para lo cual debemos aportar

540 caloras/gramo. A este calor adicional se le denomina calor de

vaporizacin. Este mecanismo se produce automticamente durante la

extincin puesto que las partculas de agua absorben el calor del incendio al

evaporarse, enfriando el ambiente que lo rodea. Ello se consigue

especialmente si la pulverizamos y se ha comprobado que el tamao ideal de

gota para conseguir este efecto es de 0,7 mm. de dimetro.

El efecto de sofocacin se produce simultneamente a la evaporacin, al

crearse una atmsfera inerte rodeando al fuego e impidiendo el aporte

constante de oxgeno al proceso de combustin.

La atmsfera inerte est constituida por el vapor de agua, suministrado por el

contacto del agua de extincin en el calor que rodea al fuego. El volumen deatmsfera inerte se caracteriza por la gran expansin del agua al pasar de

lquido a gas (el volumen se incrementa 1.700 veces).

El efecto deimpactose caracteriza por una separacin fsica entre el elemento

combustible y las llamas de combustin, debida al impacto que produce el

volumen de agua proyectado sobre el fuego, en los primeros momentos

fundamentalmente.


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Mtodos de aplicacin

Se clasifican segn la forma de lanzar el agua sobre el incendio:

- A CHORRO: Se consigue haciendo pasar agua a presin a travs de

boquillas con un orificio central de descarga, de esta forma se puede arrojar el

agua sobre el incendio desde una distancia considerable.

Si se aplica desde muy cerca sobre el incendio se corre el riesgo de que elimpacto del chorro disperse los combustibles slidos que estn ardiendo,

provocando un efecto contrario al pretendido.

El agua a chorro es muy apropiada para poder lanzarla a distanciasimportantes cuando por alguna razn no podemos acercarnos suficientementeal incendio.

- PULVERIZADA: Se consigue haciendo pasar agua a presin a travs de

boquillas difusoras, que la subdividen en pequeas gotas. De esta forma se

consigue mejor rendimiento, economizando sta aunque los alcances son

menores que en la aplicacin a chorro.

El agua pulverizada es muy apropiada para apagar fuegos de tipo A y

acta aceptablemente sobre fuegos de tipo B, siempre que stos no sean

lquidos solubles en agua (p.e. el alcohol).

No acta sobre fuegos de tipo C y D.

- CON ADITIVOS, que pueden aadirse al agua de extincin:

Emulsionantes: Tienen la finalidad, mezclados convenientemente con el

agua, de dar lugar al lquido espumante, que combinado con el aire o

cualquier otro gas (N2, CO2, etc.) produce la espuma (se trata en el

siguiente apartado).


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Los agentes emulsionantes se caracterizan por aumentar la tensin

superficial, esta tensin es la que permite, una vez formadas las burbujas,

igualar las presiones interiores del gas insuflante con la presin del aire de

la atmsfera del fuego.

Aditivos para espesar el agua o aumentar la viscosidad: La finalidad de

los agentes que aumentan la viscosidad es la de aumentar la adherencia

del agua sobre el combustible de forma que se disminuye la velocidad de

escurrimiento.

Con el aumento de viscosidad se aumenta el tiempo de permanencia del

agua sobre el combustible pero, adems, aumenta el espesor de la pelcula

de agua de forma que aumentan y se aprovechan mejor las cualidades

refrigerantes. Lgicamente la penetracin del agua se dificulta siendo la

extincin ms superficial.

Los productos comnmente empleados son derivados del alginate (francs)

y de la bentonita.

Este aditivo se emplea normalmente en la extincin de incendios forestales.

Peligros y contraindicaciones

El agua no debe ser utilizada sobre instalaciones elctricas, debido a su

carcter conductor.

El impacto del chorro de agua puede provocar la dispersin del combustible,

extendiendo el incendio. Esta circunstancia se soslaya con el empleo de agua

pulverizada.

Jams se utilizar agua contra metales combustibles tales como aluminio,

magnesio, cinc, sodio, etc., que estn ardiendo. Si se utilizase se producira


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una explosin, debido a la descomposicin del agua como consecuencia de las

elevadas temperaturas de los fuegos metlicos.

Su elevado poder de corrosin incrementa los daos que produce ya de por s

el propio incendio.

Deben protegerse de forma adecuada las instalaciones contra las heladas, o

emplear anticongelantes en zonas de clima fro, con objeto de evitar la

inutilizacin de las mismas por congelacin del agua.

Espumas

Generalidades

Las espumas son agentes extintores que tienen por base el agua con un aditivo

emulsionante. Consisten en una masa de burbujas de aire o gas con base

acuosa que, por su baja densidad, flotan sobre los lquidos combustibles

formando una manta de un cierto espesor.

La espuma se puede aplicar sobre grandes extensiones y no es txica.

Clasificacin segn el grado de expansin

La expansin de una espuma viene definida por el coeficiente de expansin, es

decir, la relacin entre el volumen final de espuma y el volumen original de

espumante.

Segn el valor del coeficiente de expansin tendremos diversos tipos

de espuma fsica:

- espuma de baja expansin

- espuma de media expansin

- espuma de alta expansin


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La espuma de baja expansin es una espuma muy slida y consistente, con

gran contenido de agua, que puede lanzarse en forma de chorro a gran

distancia. Muy adecuada para fuegos del tipo B y acta aceptablemente sobre

fuegos de tipo A.

La espuma de media expansin es ms ligera que la anterior, por lo que su

alcance es ms reducido. Se utiliza para sellar grandes superficies. Muy

adecuada para fuegos de tipo B.

La espuma de alta expansin es extremadamente ligera, por lo que no se

utiliza en exteriores, su aplicacin ms adecuada es para la inundacin rpida

de recintos cerrados con el fin de eliminar las llamas.


El empleo general de las espumas es para la extincin de lquidos

combustibles aunque no se descarta su empleo en extincin de fuegos de

slidos con brasas.

De forma general podemos decir que la extincin con espumas es por

sofocacin al producirse una separacin real entre el combustible y el oxgeno

del aire necesario para el mantenimiento de a combustin.

Adems, por estar presente el agua, tambin se origina en estos casos

enfriamiento.


En general los peligros de utilizacin de espumas son anlogos a los delempleo del agua en lo que hace referencia a la presencia de electricidad o en

fuegos de metales de alto poder reactivo como el sodio y el potasio.


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Polvos

Caractersticas

Se trata de un agente extintor formado por sustancias qumicas slidas,

finamente divididas y que tienen las siguientes caractersticas:

- resistencia a vibraciones

- resistencia a la humedad

- resistencia al apelmazamiento

- rapidez de accin

- ausencia de toxicidad

- no abrasivo

- no degradable

- no conductores de electricidad

Clasificacin

* Polvos normales o secos BC: Son adecuados para la extincin de fuegos

de clases B y C, como hidrocarburos lquidos o gaseosos. Estn compuestos

fundamentalmente por bicarbonato sdico y potsico.

* Polvos polivalentes o ABC: Son aquellos adecuados para la extincin de

fuegos de clase A, B y C. Su composicin es bsicamente fosfato clcico ms

fosfatos y sulfatos amnicos.

* Polvos especiales: Son aquellos que estn destinados a la extincin de

fuegos de clase D, es decir, fuegos de metales tales como aleaciones de

aluminio, magnesio o metales alcalinos como el sodio, etc. El campo de

aplicacin de dichos polvos es muy especfico debido a la especializacin de

los mismos en la extincin.


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Los mecanismos que intervienen segn el orden de importancia, son los

siguientes:

* Inhibicin: Este es el efecto de mayor importancia. La combustin es ni ms

ni menos que una reaccin en cadena, que es alimentada y acelerada por

radicales libres que se encuentran en la atmsfera que rodea al fuego. Los

polvos extintores actan bloqueando dichos radicales y por lo tanto inhibiendo

la reaccin.

Colaborando con el proceso de inhibicin, aunque con menor importancia,

estn los siguientes mecanismos de extincin: Sofocacin y enfriamiento

Aplicaciones

Bsicamente se utilizan para extintores de incendios, estando prcticamente en

desuso su aplicacin en instalaciones fijas de inundacin total o parcial.

Su caracterstica principal es que al no ser conductor de la electricidad es

aplicable sobre fuegos en presencia de tensin elctrica (hasta lmites del

orden de los 1.000 V).

Inconvenientes, peligros y contraindicaciones

No es conveniente la utilizacin de los polvos en la extincin de riesgos

elctricos y electrnicos por la ligera corrosividad de los mismos. En caso deutilizacin es aconsejable la limpieza de las superficies con la mxima rapidez.

La disminucin de la visibilidad, al aplicar este agente extintor, es un factor a

tener en cuenta en locales cerrados puesto que supone un riesgo para las

personas.

Los polvos qumicos no son txicos en general, aunque s hay que disponer de

las oportunas precauciones para impedir la entrada de polvo en las vasrespiratorias, por los trastornos fsicos (irritacin) que puede ocasionar.


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Por su constitucin fsica tienden a compactarse, y por su naturaleza a

absorber humedad y apelmazarse (son higroscpicos). De producirse alguna

de estas circunstancias puede verse dificultado su uso no aprovechando total o

parcialmente el agente extintor, por lo que se pierde eficacia.

Anhdrido carbnico (CO2)

Caractersticas

El CO2 es un producto gaseoso que no deja residuos (limpio), no corrosivo, de

eficacia aceptable en ciertas condiciones de uso (en lugares confinados y/o

poco ventilados), no conductor de la electricidad, de fcil disponibilidad y bajo

coste.

A temperatura ambiente puede licuarse fcilmente permitiendo ello un

almacenamiento econmico.

El anhdrido carbnico no da lugar a mezclas homogneas con el aire al ser

ms pesado que ste, por lo que tiene tendencia a ocupar los volmenes en

capas estratificadas.


* Sofocacin: Consiste en desplazar el oxgeno del aire y sustituirlo por CO2.

Las concentraciones en volumen para conseguir la extincin oscilan entre el

35% y el 65%.

* Enfriamiento: El anhdrido carbnico est almacenado en forma de gaslicuado a una presin de unas 60 atmsferas, por ello al expulsarlo al exterior

se descomprime rpidamente absorbiendo calor del ambiente y, por tanto, lo

enfra (produce choque trmico).

Aplicaciones

El anhdrido carbnico se aplica con extintores o en instalaciones fijasmanuales o automticas de inundacin total.


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Es un gas poco txico pero s asfixiante por la disminucin de concentracin de

oxgeno a que da lugar.

La mxima concentracin sin prdida de conocimiento es del 9% pero cuando

dicha concentracin aumenta hasta el 20% la inconsciencia es instantnea.

Al ser un gas hace que su efecto extintor sea superficial, por lo que en los

fuegos con brasas es ineficaz.

Su uso produce un importante descenso de la temperatura (choque trmico),

por lo que puede afectar negativamente a equipos sensibles a estos cambios.

Hidrocarburos halogenados (Halones)

Constitucin y caractersticas

Son los resultantes de sustituir los hidrgenos que lleva la molcula de metano

(CH4) por tomos de halogenados (flor -F-, cloro -Cl-, bromo -Br).

Los halones se identifican por cuatro nmeros:

- el primero indica el nmero de tomos de carbono (C)

- el segundo el nmero de tomos de flor (F)

- el tercero el nmero de tomos de cloro (Cl) y

- el cuarto el nmero de tomos de bromo (Br)

siendo los ms comunes:

- el haln 1301 (trifluorbromometano - CF3Br) y

- el haln 1211 (difluorclorobromometano - CF2ClBr)


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* Inhibicin: Los halones actan rompiendo la cadena del incendio. Al

descomponerse la molcula acta sobre los radicales libres de la combustin

cortando la reaccin en cadena y eliminando las llamas muy rpidamente.

* Sofocacin: En condiciones normales los halones son ms pesados que el

aire, ello produce el desplazamiento del mismo reduciendo la concentracin de

oxgeno en las zonas bajas (muy poco significativo).

Aplicaciones

Se aplica el Haln 1211 para la carga de extintores y el Haln 1301 para

instalaciones de inundacin total.

Debido a la casi nula conductividad, son vlidos para fuegos bajo tensin

elctrica, es decir, salas de ordenadores, centrales telefnicas, etc.

Adems es un gas no corrosivo, no deja residuos y no produce choque trmico

significativo.

Problemtica de los halones

Los hidrocarburos halogenados son uno de los causantes del agujero de la

capa de ozono, por ello, y a partir de la Convencin de Montreal, se decidi

proceder a su eliminacin paulatina y desde el 1 de enero de 1994 ni se

pueden fabricar ni realizar instalaciones nuevas con este agente extintoraunque si mantener las ya existentes con anterioridad a esa fecha, siendo la

excepcin a esta normativa el uso en aplicaciones muy especficas de alto

riesgo y donde no existan alternativas como puede ser en la industria

aeronutica y espacial.


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3. DINMICA DEL FUEGO

3.1. El flashover

Se define el flashovercomo el momento en que el fuego que est centrado en

los alrededores del origen del incendio, se generaliza sbitamente en todos los

elementos combustibles presentes.

En un incendio que se desarrolla en un espacio libre o muy ventilado, el calor y

los gases y humos de la combustin se difunden en la atmsfera.

Pero si el incendio transcurre en un espacio cerrado, los gases y humos

generados se acumulan en dicho espacio y el calor se transmite a los

paramentos que lo delimitan.

Cuando se origina el incendio en este espacio cerrado, en la primera fase, la

combustin cuenta con suficiente comburente (oxgeno generalmente) y se

desarrolla con normalidad.

A medida que se desarrolla el incendio, el fuego se propagar en dos

direcciones: siguiendo la distribucin espacial del combustible (por conveccin

o conduccin) y en sentido ascendente debido al calor de los gases calientes

dada su menor densidad con respecto al aire (transmisin por radiacin).

En una segunda fase, segn va evolucionado el incendio, el fuego afecta a una

mayor superficie, con lo que el calor que se transmite por conveccin aumenta

en el recinto, disminuyendo la cantidad de calor que se transmite por radiacin.

El balance entre el comburente que se consume por el fuego y el que entra enel recinto es negativo por ser un espacio cerrado o confinado (el nico aporte

de comburente se hace a travs de pequeas aberturas, rendijas, etc...).

Ello se traduce en que la combustin, al enrarecerse el ambiente, se hace ms

incompleta, por lo que se generan ms llamas y humo, formndose una mayor

cantidad de gases procedentes de la mala combustin.


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Estos gases se van acumulando y distribuyendo bajo el techo del recinto, no

pudiendo escaparse o difundirse en la atmsfera por estar confinados.

Inicialmente estos gases estn ms calientes que los elementos constructivos

que conforman la cubierta o techo del recinto, por lo que estos ltimos

absorbern la energa que transmiten los gases. Progresivamente el techo se

va calentando hasta que alcanza el equilibrio trmico con los gases. A partir de

este momento, si el incendio progresa, tanto los gases generados como el

techo aumentan al unsono su temperatura.

Mientras contine el incendio, el espesor de los gases bajo el techo ir

aumentando y el conjunto gases-techo se convertir en un centro emisor de

energa por radiacin hacia todo el recinto y en todas las direcciones.

La temperatura del conjunto va aumentando y con ello la energa que

transmiten por radiacin, con lo que los objetos y enseres que se encuentran

en el recinto y que no han sido afectados hasta ese momento, van

incrementando su temperatura hasta que empiezan a pirolizar y emitir gases

inflamables.

Este hecho tendr lugar en todo el espacio del recinto bajo cuyo techo se

hayan acumulado gases suficientemente calientes a pesar de encontrarse a

una distancia considerable del origen del fuego.

Llega un momento en que en el espacio confinado se alcanza la temperatura

de ignicin de todos los combustibles presentes, con lo que el incendiosbitamente se generaliza en todo el recinto, dando lugar a lo que se conoce

como flashover(ver fotografa 3.1).

Cuando ocurre el flashover, la ignicin sbita de todo el recinto genera una

gran sobrepresin, que se traduce en una expansin de los gases generados

que arrastra consigo la nube de humo formada. Este humo todava contiene

gases inflamables, que si antes no han ardido por falta de comburente, ahoravan ardiendo a medida que avanza el frente de onda. La elevada temperatura


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de los gases y el nuevo frente de combustin producen la bola de fuego que

se propagar hasta llegar a un espacio exterior formando lenguas de fuego.

Fotografa 3.1 Flashover. Obsrvense las lenguas de fuego formadas en el exterior del recinto.

La ocurrencia o no del flashover as como la magnitud del mismo, depender

de varios factores: caractersticas constructivas del recinto, propiedades de los

materiales que se encuentren en el interior de los mismos, existencia de

huecos de ventilacin y resistencia a la presin de elementos

compartimentadores (vidrios, lucernarios, etc...).


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4. DETERMINACIN DEL ORIGEN DE UN INCENDIO

4.1. Introduccin

Determinar correctamente el lugar o lugares concretos donde se inicia el fuego

es el primer paso en la investigacin del incendio, pues es en este sitio y su

entorno inmediato donde se debern realizar las acciones pertinentes para

encontrar la causa que lo genera.

El lugar en el que se inicia el fuego se denomina foco primario del incendio.

Suele ocurrir que durante su propagacin el incendio genere otros focos defuego, que aparentemente no tienen relacin entre s pues emergen aislados,

desde los cuales el fuego toma otras trayectorias: son los denominados focos

secundarios del incendio.

Por ejemplo, en una nave industrial con falso techo de material combustible,

puede ocurrir que el fuego desde el punto de inicio alcance dicho falso techo,

por el cual puede propagarse. En funcin de la geometra de la nave y de losmateriales de revestimiento empleados en su construccin, el falso techo

incandescente podra gotear en algn punto y al afectar las existencias

situadas por debajo, generarse un foco secundario.

La transmisin por radiacin en un incendio suele producir focos secundarios.

Una de las labores del tcnico investigador es diferenciar entre los focosprimarios y los secundarios. Para que dos o ms focos presentes en el

escenario de un incendio se consideren focos primarios, los mismos han de ser

independientes entre s, es decir, no debe haber una continuidad en la

propagacin del calor entre ellos, por ninguna de las formas de transmisin de

calor posibles, han de estar aislados.

Est muy extendida la creencia de que cuando en un incendio se presentan

varios focos de fuego, el mismo ha sido provocado, lo cual no es cierto. Si bien


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es verdad que en los incendios intencionados con nimo de conseguir

cualquier tipo de lucro, suelen observarse diferentes focos primarios, no

siempre que esto ocurre tiene por qu considerarse el incendio como

intencionado.

Tambin es frecuente la tendencia a situar el foco de inicio del fuego donde el

efecto destructor es mayor o bien donde se detecta la primera columna de

humo o las primeras llamas del incendio, lo que evidentemente no es correcto.

Un incendio puede iniciarse por ejemplo, al lado de una carretera al lanzarse

una colilla desde un automvil, propagarse rpidamente a travs de la hierba

seca y alcanzar un almacn de grano situado a una cierta distancia, donde al

arder los daos ocasionados son mayores. Es muy probable que los

observadores vean las primeras llamas y humo en el almacn de grano, as

como el mayor efecto destructor del fuego, en cambio no es el lugar donde el

mismo se ha iniciado.

El origen u orgenes del incendio se ha de hallar sobre la base de determinar la

trayectoria seguida por el fuego en su propagacin, por las marcas y huellas

que se observan y por los horizontes de humo y calor formados.

4.2. La V invertida

Como ya se ha dicho, todo fuego se manifiesta con llama y humo. Donde

existe llama persistente, no habr humo. Ello es debido a que el calor de la

llama consume el humo que instantes antes se ha generado en la combustin.

El humo no es ms que una manifestacin de una mala combustin: cuantomejor es la combustin, menor es la cantidad de humo formada. Por

consiguiente, donde se origina la llama no puede haber humo, ya que las

partculas que no han combustionado inicialmente, se consumen por el calor de

la llama presente.

En un recinto donde no existen corrientes de aire, las llamas se propagan

verticalmente, debido a que los gases calientes ascienden como consecuencia


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de su menor densidad (la densidad de un gas es inversamente proporcional a

la temperatura a la que se encuentra).

Esta ascensin vertical de la llama se traduce en que el vrtice superior de la

misma es ms estrecho (como consecuencia de la ascensin de los gases

calientes) que la base de la llama que est en contacto con el combustible la

cual es ms ancha.

Figura 4.1 Ascensin vertical de la llama en forma de V invertida

Todo ello se traduce en que en el escenario del incendio, los puntos donde las

llamas se forman en primer lugar dibujen una V invertida sobre el fondo del

humo como se muestra a continuacin.

Figuras 4.2 y 4.3 Escenarios de incendios que muestran la ubicacin de llama. Ntese la forma de V invertida.

Generalmente las V invertidas que se observan en el escenario del incendio

suelen corresponder a focos primarios o secundarios, debido a que el humo

que contina generndose durante el incendio se deposita preferentemente

sobre las superficies ms fras. Donde hay llama persistente no hay humo.

As se puede ver frecuentemente como los cuartos de bao y las cocinas sepresentan bastante afectadas por el humo, aunque se encuentren alejados del


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lugar donde se inicia el fuego, debido a que las paredes estn alicatadas con

azulejos, zonas ms fras, siendo raro que el humo se deposite sobre algn

lugar que se encuentre a una temperatura superior a estas zonas.

Una correcta interpretacin de las V invertidas en el escenario del

incendio, aporta informacin sobre la velocidad de propagacin del

mismo, as como de la combustibilidad de los productos presentes. No

ser igual la V invertida que nos dejar la combustin de lquidos

inflamables (amplia base y gran altura) que la combustin de madera

(menor base y altura) o combustin de otros materiales.

La formacin de la V invertida no tiene por qu originarse nicamente sobre

paramentos del edificio, puede formarse sobre elementos metlicos de una

mquina, depsitos, etc.

4.3. El cono de ataque

Desde que la llama asciende verticalmente como consecuencia de la menordensidad de los gases incandescentes, el calor se propaga en dos sentidos,verticalmente siguiendo la trayectoria de los gases y horizontalmente por elefecto de la radiacin.

El resultado final es que el calor se propaga verticalmente hacia arriba,formando un cono invertido que incide sobre los elementos constructivos yenseres presentes.

Figura 4.4 Formacin del cono de ataque


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Por ejemplo, en un incendio que se origine a ras del suelo, los elementos mscercanos estn daados en sus partes ms bajas, mientras que a medida quenos alejamos del punto de origen se ver cmo la afectacin sobre los objetosse va elevando sobre los mismos. En resumen, apenas un objeto se aleja del

fuego, el ataque de este ltimo sobre las partes bajas del primero disminuye.

Este hecho explica tambin el motivo por el que ante un incendio, las personasdeben abandonar el local lo ms agachadas posible, ya que el calor y humo sepropagan hacia arriba.

Al progresar el incendio, el vrtice del cono se va haciendo ms grande, loselementos que restan dentro quedan afectados en su totalidad y el permetrodel cono se hace mayor. Es en el lugar donde comienzan a observarseelementos no daados en su totalidad, cuando el investigador de incendiostomar las notas oportunas para identificar el cono de ataque.

Durante la inspeccin del escenario del incendio, puede ocurrir que siguiendola trayectoria del mismo, se llegue a un punto a partir del cual vuelva adescender el rea afectada a puntos ms bajos, evidenciando otro lugar deinicio de combustin. Ello puede implicar dos focos diferentes, que podrn ser ono primarios, lo cual deber esclarecerse.


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5. EL FUEGO FRENTE A LAS ESTRUCTURAS Y ELEMENTOSDE HORMIGN

5.1. Introduccin

El aspecto del hormign utilizado en la construccin, sufre una serie decambios al ser sometido a altas temperaturas como consecuencia de unincendio.

Visualmente se pueden apreciar en ocasiones daos como: fisuracinsuperficial, presencia de cal, disgregacin del hormign, etc...

Cada una de estas tipologas de daos se pueden asociar a una temperaturaalcanzada en el hormign y generalmente dao y temperatura alcanzada llevanasociados unas secuelas y cierta coloracin:

200 C < T < 300 C: prdida del agua capilar, no parecen modificacionesestructurales ni disminuye la resistencia.

300 C < T < 400 C: prdida del agua del cemento. Aparecen fisurassuperficiales y el hormign armado tiende a una coloracin roscea debido alos cambios que sufren los compuestos de hierro.

400 C < T < 600 C: desprendimiento de cal viva a partir del hidrxido clcicode hidratacin de silicatos. Cuando se enfra el hormign sus propiedadesmecnicas pueden disminuir en funcin del mtodo de extincin del incendio yde las tensiones estructurales a las que est sometido. Color rojizo.

600 C < T < 950 C: los ridos se expanden y debido a sus diferentescoeficientes de dilatacin, aparece la disgregacin. El hormign adquieretonalidades grisceas, pierde agua intersticial y se vuelve poroso. En estassituaciones se produce una prdida de resistencia que puede oscilar entre el60% y el 90%, siendo necesaria su total sustitucin para garantizar la

estabilidad estructural del edificio.

950 C < T < 1200 C: destruccin del conglomerado, adquiriendo un tonoamarillento. El hormign carece de resistencia residual alguna.

Generalmente el hormign suele quedar cubierto por humo generado en elincendio por lo que se debe limpiar cuidadosamente para observar lastonalidades descritas.


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5.2. Carbonatacin

Sobre la carbonatacin, hay que decir que es un fenmeno debido a la accindel calor generado por el incendio sobre el hormign.

Consiste en una reaccin en la cual el hidrxido clcico que forma parte de laestructura del hormign (y a su vez acta como elemento pasivante, protectordel acero contra la corrosin), pierde agua para convertirse en xido clcico:

Ca (OH)2 CaO + H2O

Si durante la extincin del incendio, el agua utilizada para tal fin reacciona conel xido clcico formado, debido a esta rehidratacin se puede volver a formarel hidrxido clcico inicial, no obstante si el cambio de temperatura inicial esmuy brusco (por ejemplo en presencia de combustibles que favorezcan larpida propagacin del incendio), el xido clcico formado adquiere formas

muy estables y la rehidratacin no tiene lugar. Ante esta situacin el aceroque arma el hormign ser ms susceptible de sufrir corrosin.

5.3. Problemtica del hormign armado

En los hormigones armados, se debe tener en cuenta que los trabajos deextincin del incendio producen un rpido enfriamiento de las armaduras quehayan podido quedar al descubierto, con la posibilidad de quedar estasfragilizadas por el aumento del tamao de grano que las constituyen

As mismo en las estructuras de hormign armado se debe tener en cuenta quesi el calor generado por el incendio se prolonga durante un tiempoconsiderable, puede ocurrir que en el lugar donde se produjo el ataque directodel fuego, el hormign armado no haya quedado aparentemente daado, peroa una cierta distancia de ese lugar, el mismo presente lesiones debido aprdida de adherencia entre ambos materiales.

Se conoce que el coeficiente de dilatacin trmica del hormign y del acero essimilar, no obstante el coeficiente de conductibilidad trmica del primero es muy

inferior al del segundo, o lo que es lo mismo, el acero es unas 4.000 vecesmejor conductor del calor que el hormign.

En la zona de ataque directo del fuego ambos materiales dilatarn de formams o menos uniforme, ocurriendo lo mismo al ser enfriados por el agua deextincin del incendio.

En cambio, en un punto separado (por ejemplo en el otro extremo de unajcena) el calor se propagar rpidamente por el acero de la armadura interiordel hormign, dilatndose esta ms que el hormign de esa zona alejada.


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Consecuencia de este hecho es que se acaban produciendo lesiones porfisuracin del hormign, oxidacin, carbonatacin, variaciones del pH, etc., enfuncin del medio.

5.4. Ensayos de compresin y ultrasonidos realizados

Durante el desarrollo de este proyecto de fin de carrera realic un informe devaloracin de los daos materiales sufridos como consecuencia de unimportante incendio ocurrido en una empresa de la localidad de Sant HilariSacalm (Girona).

Los elementos estructurales de los edificios afectados (obsrvense los pilares yjcenas en las fotografas 5.1 y 5.2) estaban constituidos por hormign armadoy el grado de afectacin (visual) de estos elementos variaba en funcin de suubicacin..

Fotografas 5.1 y 5.2 Daos ocasionados por el incendio ocurrido en una empresa de S. Hilari Sacalm

Las partes intervinientes (los representantes de los propietarios de los edificiosy mi persona en representacin de la Compaa Aseguradora del edificio)decidimos realizar en el Centre dEstudis de la Construcci i Anlisis deMaterials CECAM, S.L.U., diversos ensayos de compresin y estudios porultrasonidos de los elementos aparentemente ms daados.

Objetivos:

Determinar el estado en que qued la estructura de hormign armado dedicho edificio, de cara a establecer el proceso de reconstruccin msadecuado.

Analizar si la informacin obtenida en estos ensayos coincida ocomplementaba la facilitada por las huellas y vestigios dejados por lasllamas y humo en el escenario del incendio.Si los resultados obtenidos en estos ensayos guardaban relacin con lainformacin facilitada por las huellas y vestigios dejados por las llamas y

humo, los mismos se podran validar como herramientas tiles para lainvestigacin de incendios.


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Procedimiento:

Estudio visual de los elementos constructivos (principalmente pilares yjcenas).

Eleccin de las muestras que hiciesen la funcin de testigos de referenciaen los ensayos: se opt por tomar una muestra del pilar y de la jcenaaparentemente en mejor estado de conservacin (E1 y P1 del croquisadjunto).

Fotografa 5.3 Detalle del lugar de extraccin de una de las probetas para su ensayo (en azul)

Medicin de la profundidad de la carbonatacin de las dos muestrastomadas como testigos de referencia (E1 y P1) y de dos muestras de loselementos constructivos aparentemente ms afectados por el fuego (E11y P11): se utiliz para ello fenolftalena, que es un cido dbil que alaplicarse sobre el hormign acta como medidor del pH y muestra uncolor fucsia en la zona no carbonatada.

Se realizaron ensayos de rotura a compresin sobre tres de cuatromuestras mencionadas anteriormente, utilizando para ello una prensaSERVOSIS modelo M-250. Las dimensiones de las probetas fueron lassiguientes:

Muestra Altura deprobeta (cm)

Dimetrode probeta

(cm)E1 72.10 7.50E11 70.60 7.50

P11 (*) - -P1 11.40 7.50

Nota: (*) La probeta P11 no se pudo ensayar por presentar una fisura vertical en toda su longitud.

Finalmente se llevaron a cabo treinta y tres ensayos de ultrasonidos (tantode transmisin directa como indirecta) sobre la prctica totalidad depilares y jcenas. La velocidad de propagacin de los ultrasonidosdepende entre otros parmetros, del mdulo de elasticidad del elementoensayado y sabemos que concretamente en el caso del hormign, stemdulo disminuye con la temperatura a la que el mismo ha estado

sometido.


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Resultados obtenidos:

A continuacin se muestran los resultados obtenidos en los diferentes ensayos.

Medicin de carbonatacin

Muestra Profundidad decarbonatacin (cm)

E1 1.00E11 1.50P1 1.00P11 2.00

Ensayos de ultrasonidos, rotura a compresin y estimacin de prdida de resistencia

Muestra Velocidad de

transmisinmedia (km/h)

Resistencia

obtenida(Mpa)

Resistencia

estimada (**)(Mpa)

Prdida de

resistencia(%)E11 dcha 3.38 20.64 36.68E11 izda 3.10 17.50 46.31E8 dcha 3.87 26.04 20.12E8 izda 4.03 27.87 14.50

E10 dcha 3.33 20.17 38.12E10 izda 3.64 23.46 28.03E7 dcha 3.69 24.06 26.19E7 izda 3.90 26.43 18.92E5 dcha 4.46 32.60 0E5 izda 4.34 31.27 4.08E1 izda 4.47 32.60 0 (*)

P11 2.68 17.76 35.65P8 3.83 25.41 7.93P5 4.00 26.50 3.98P1 4.16 27.60 0 (*)

Nota: (*) Muestras tomadas como referencias por no encontrarse prcticamente afectadas por el incendioNota: (** ) Las resistencias estimadas se obtuvieron mediante regresin lineal a partir de los valores deresistencia y velocidad de transmisin media obtenidos

Como resultado de los diferentes parmetros obtenidos en los ensayosmencionados, establec la necesidad de proceder a la sustitucin de las jcenas E7, E8, E10 y E11, as como del pilar P11, por haber perdido todos

estos elementos una resistencia superior al 15% (considerado umbral deseguridad).

De estos elementos, el pilar P11 y las jcenas E10 y E11 fueron los elementosque mayor porcentaje de resistencia haban perdido como consecuencia delincendio (ms concretamente en la zona de apoyo de ambas jcenas sobredicho pilar).

La jcena E13 fue derruida tras las labores de extincin del incendio en base acriterios de seguridad para los viandantes.

Los resultados obtenidos en estos ensayos complementaron el dictamen delDepartamento de la Polica Cientfica de los Mossos dEsquadra que


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basndose en declaraciones de testigos presenciales, empleados de laempresa y en las huellas y vestigios dejados por las llamas y humo en elescenario del incendio, estableci como origen del mismo una estufa de leasituada junto al pilar nmero 11.

Por lo tanto y a modo de conclusin final de este apartado, se haverificado que este tipo de ensayos realizados sobre el hormign armado,pueden ser de utilidad para aportar informacin complementaria en lainvestigacin de incendios.

La leyenda utilizada en el croquis es la siguiente:

Identificacin del elemento constructivoResistencia estimada a partir de los ensayos a compresin% de prdida de resistencia respecto al testimonio de referencia


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6. INCENDIOS ORIGINADOS POR UNA FUENTE DE CALOR DE TIPOELCTRICO

6.1. Introduccin

En la prctica totalidad de los escenarios donde se ha producido un incendio se

encuentran presentes conductos elctricos que pueden o no estar alimentados,dependiendo del lugar y el momento.

Las estadsticas indican que del orden de un 70 a un 75% de los incendios sedeben a una fuente de calor causada por un fallo elctrico.

En una instalacin o aparato elctrico, ante un fallo del mismo se puedeproducir un calor que se traduce en una elevacin de la temperatura, quepuede prender sobre la carga de fuego que se encuentra en las proximidades.En ocasiones la carga de fuego la constituye el propio aislante plstico de losconductores.

Tambin es frecuente la ocurrencia de un arco elctrico, el cual genera una altatemperatura (de hasta 3.000C ) en el medio donde se desarrolla, al mismotiempo que se produce una ionizacin en el aire, convirtindose por tanto esteen mejor conductor.

En ocasiones como consecuencia de un fallo elctrico, se desprenden chispasque no son ms que proyecciones de partculas metlicas incandescentes delconductor.

Estas partculas estn a una temperatura cercana al punto de fusin del metal yms concretamente en el caso de los conductores de cobre y sus aleacionesestas temperaturas pueden llegar a los 1.100 C.

6.2. Estudio de la variacin del estado superficial de los conductores enfuncin del tiempo de exposicin al fuego

Objetivo:

Observar la variacin del estado superficial de diversos conductoreselctricos que han estado expuestos al fuego durante diferentes intervalosde tiempo.

Procedimiento:

Mediante la utilizacin de un fuego de clase A (utilizando comocombustible pequeos listones de madera), expuse al mismo variasmuestras de cable elctrico convencional (de 1,5 mm de seccin).


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A continuacin se muestran los resultados obtenidos en los diferentesconductores.

En funcin del tiempo de exposicin al fuego (y consecuentemente de lastemperaturas alcanzadas), comprob que el cobre presentaba diferentesestados:

Tras 5 minutos de exposicin al fuego:- El cobre mantiene la ductilidad al ser doblado.- Presenta un aspecto superficial brillante.- Destruccin parcial del aislamiento (ver fotografa 6.1).

Fotografa 6.1 - Detalle de la destruccin parcial sufrida por el aislamiento tras 5 minutos de exposicin al fuego

Tras 10 minutos de exposicin al fuego:- El cobre mantiene la ductilidad al ser doblado.- Destruccin total del aislamiento expuesto a las llamas.- Oxidacin superficial: el conductor adquiere un color superficial oscuro,

negro-pardo (ver fotografas 6.2 y 6.3).- No hay sntomas de fusin en el conductor.

Fotografas 6.2 y 6.3 - Detalle de la oxidacin superficial sufrida por el conductor tras 10 minutos de exposicin al

fuego (obsrvese que no hay sntomas de fusin del cobre)


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Tras 20 minutos de exposicin al fuego:- El cobre presenta sntomas de fragilizacin.- Oxidacin superficial (color superficial oscuro, negro-pardo).- Aparecen pequeas gotas de cobre por fusin local (ver fotografas 6.4

y 6.5)

Fotografas 6.4 y 6.5 - Detalle de las pequeas bolas de cobre (resaltadas en rojo) formadas por fusiones locales queaparecieron tras 20 minutos de exposicin al fuego.

Periodos superiores a 20 minutos de exposicin al fuego:Dada la limitada carga trmica disponible para el experimento (pequeos

listones de madera), no llegu a conseguir temperaturas suficientescomo para causar efectos ms destructivos a los conductoresempleados.

No obstante a continuacin se adjunta la fotografa 6.6, que obtuve enun incendio ocurrido en una empresa textil ubicada en Terrassa, dondela carga trmica era bastante elevada, hasta el punto de llegar a fundirnotablemente diferentes partes de la instalacin elctrica existente.

El cobre presentaba los siguientes defectos:- Oxidacin superficial.- Goterones de metal fundido.

Fotografa 6.6 La elevada carga trmica presente en el escenario del incendio provoc la fusin parcialdel cobre. Obsrvense los goterones de cobre (resaltados en amarillo) generados por su fusin parcial.


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6.3. Calor interno o externo respecto al conductor

En caso de que el fuego ataque exteriormente al conductor, debido a lapresencia del oxgeno del aire, existe una atmsfera oxidante que impide quese produzcan soldaduras entre los hilos conductores de cobre, con

independencia de la temperatura.

Adems hay que tener en cuenta que no es frecuente sobrepasar latemperatura de fusin del cobre en aquellos incendios producidos comoconsecuencia del calor generado por la combustin de los materiales delentorno, ya que estas temperaturas no suelen alcanzar los 1.083C (punto defusin del cobre).

Aunque se retomar ms adelante, en caso de que se trate de un cortocircuito,el calor se produce en el interior del conductor por el efecto Joule (Q=I2 R t).

El calor aumenta cuadrticamente con la intensidad de la corriente, por lo quese pueden alcanzar valores considerables, suficientes para llegar a latemperatura de fusin del cobre.

Por otro lado, la corriente se reparte entre los hilos que conforman el conductor(corrientes paralelas), que por efecto magntico hacen que estos hilos seatraigan con una fuerza, tambin cuadrtica respecto a la intensidad, quefavorece que se produzcan soldaduras entre los hilos (ver la fotografa 6.7, queobtuve en un incendio que afect a la prctica totalidad de una viviendaubicada en la localidad de Blanes).

Fotografa 6.7 Resaltada en azul se observa la soldadura producida entre dos hilos conductores de cobre porcortocircuito entre ambos.

Por lo tanto en caso de calor exterior, el cobre podra llegar a fundir perorara vez se soldar, mientras que en el caso de calor interno (porcortocircuito) podr haber fusin y soldadura entre los hilos que forman

el conductor.


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Otro aspecto importante a tener en cuenta es el revestimiento del conductor: siel calor es interno, este se propaga por el interior del cable en el cual se haproducido el cortocircuito, quedando por tanto el revestimiento sometido entodos los puntos a la misma intensidad de calor, ya que este se propaga por elconductor, transmitindose por conveccin y radiacin en todas las direcciones

sobre la proteccin plstica, la cual sufrir un grado de deformacin similaren todos sus puntos.

Inicialmente, el aislante dilata en todas las direcciones, separndose delconductor metlico.

Posteriormente si la fuente de calor interno contina, el revestimiento plsticoacabar ardiendo, desprendindose del conductor y por lo tanto estepresentar grandes tramos desnudos.

Si el calor es externo, tambin es frecuente encontrar grandes tramos deconductor total o parcialmente desnudos, no obstante se presentan zonas enlas cuales el revestimiento queda adherido al conductor tras su enfriamientoy consecuente solidificacin (no se da el fenmeno de separacin entre ambosque aparece cuando el calor es interno). Sirvan de muestra las fotografas 6.8 y6.9 que obtuve en diferentes escenarios de incendio.

Fotografas 6.8 y 6.9 - Detalles de dos instalaciones elctricas atacadas por el fuego desde el exterior(obsrvense los restos calcinados de los revestimientos de los conductores, los cuales quedaron adheridos trassu enfriamiento y que descartan la posibilidad de que el origen del fuego fuese interno).

Adems pude comprobar cmo en un proceso que origina una transmisin decalor desde el interior del conductor hacia el exterior, la intensidad de calor quese propaga por el conductor metlico hace que este pierda consistencia,fragilizndose y rompindose con cierta facilidad cuando somete a una ligeraflexin o torsin, cosa que no ocurre habitualmente en caso de un ataquedesde el exterior del conductor.


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6.4. Experimentacin realizada en laboratorio

Como ya se ha indicado anteriormente la probabilidad de que un incendiotenga origen elctrico es bastante elevada (estadsticamente en torno al 70 75%), por lo que mi inters en este apartado se centr en reproducir para su

observacin los fallos elctricos ms habituales y que son susceptibles deoriginar un incendio.

Si se reproducen en un laboratorio ser ms fcil poder identificarlosposteriormente sobre los escenarios de los incendios

Para ello realic diferentes ensayos (montajes de circuitos defectuosos,termografa, microscopa), y de esta forma observar el desarrollo y lasconsecuencias de los fallos elctricos ms habituales, entre ellos lossiguientes:

Fallos de presin en las uniones entre conductores Envejecimiento por fatiga, desgaste mecnico, etc... de los revestimientos Cortocircuitos Arco elctrico Arco serie

6.4.1. Fallos de presin en las uniones entre conductores

Objetivo:

Reproducir las consecuencias que pueden derivarse de fallos y errores demontaje en la unin entre conductores.

Procedimiento:

Se mont un pequeo circuito en el cual constaba de cuatro conductoresunidos en sus bornes mediante accesorios roscados.En una de las uniones entre dos conductores (marcada con un crculo rojoen la fotografa 6.10), los bornes fueron puesto en contacto casi sinpresin, de forma que bailaban entre s de forma sencilla (no haba unaunin a presin constante como en el resto de conexiones).

Fotografa 6.10 Montaje experimental realizado para analizar las consecuencias de un defecto de presinentre los bornes de unin entre conductores (en rojo se marca la unin defectuosa por falta de presin)


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Mediante fuente de alimentacin, se permiti el paso de corriente a travsdel circuito para posteriormente, mediante un termgrafo de infrarrojos,medir la temperatura alcanzada en los diferentes puntos de conexin.


El termgrafo indic una temperatura en torno a los 40C en los puntos deconexin correctamente ajustados, mientras que en la unin dondeambos bornes se encontraban incorrectamente unidos (sin presin y conmenor superficie de contacto entre ellos) dicha temperatura alcanz los130C.

Tal y como se muestra en la fotografa 6.11, el pequeo listn de maderasobre el cual se apoyaba dicha unin defectuosa, qued parcialmentecarbonizado por efecto del calor generado.

Fotografa 6.11 Carbonizacin resultante del calor generado por una deficiente presin enla unin de dos conductores

Como consecuencia de esta incorrecta unin entre los conductores seacab formando xido en los puntos de contacto, aumentando laresistencia al paso de corriente y por lo tanto el calor generado en dichospuntos (efecto Joule Q = I2 R t).

Nos encontramos por tanto ante un foco de calor que puedeperfectamente ser el origen de un incendio.

De forma anloga, tambin se pudo observar la deformacin causada

sobre una regleta (de bastidor plstico), por el calor generado por el pasode la corriente ante una deficiente presin de dos conductores dediferente seccin.

Fotografa 6.12 Deformacin causada en una regleta de plstico como consecuencia deun defecto de presin en la fijacin de los conductores


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Se constat de esta forma que se debe evitar esta prctica y en caso detener que recurrir a ella por absoluta necesidad, hay que asegurarse deque ambos conductores queden debidamente presionados (con ladificultad aadida de tener ambos diferentes secciones.

6.4.2. Cortocircuitos

Introduccin:

La circulacin de corriente a travs de un conductor, genera alrededor deesta un campo magntico.

Si en las proximidades del campo magntico existe hierro o alguna de susaleaciones la magnitud del campo se multiplica.

Dos corrientes que circulan paralelas entre s, generan fuerzas mecnicasde atraccin o repulsin en funcin del sentido de las mismas.

Esta fuerza es directamente proporcional al cuadrado de la intensidad einversamente proporcional a la distancia entre ambas.

Dichas fuerzas de atraccin y repulsin causan fatiga a los conductoresque junto con el propio envejecimiento del material aislante y posiblesvariaciones en la temperatura para la cual han sido diseados, puedendegradarlos de tal forma que aparezcan pequeas fisuras y favorezcan elorigen de un futuro cortocircuito o arco serie.

La fotografa 6.13 muestra este tipo de fisuras ocasionadas en unamanguera elctrica constituida por tres conductores. Si el tamao deestas grietas aumenta se podra dar el caso que los aislantes pierdan suefectividad y acaben entrando en contacto dos o ms hilos conductores,producindose un cortocircuito entre estos.

Fotografa 6.13 Resaltadas en rojo, se aprecian dos fisuras en el aislante de uno de losconductores elctricos que constituyen la manguera. Las probabilidades de que se acabeocasionando un cortocircuito en esta zona aumentan.


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Un cortocircuito se puede definir como el cierre de un circuito en un puntoentre dos conductores o un conductor y tierra.

En el punto de contacto se pueden alcanzar temperaturas superiores a los3.000C, las cuales superan con creces las temperaturas de fusin de losconductores metlicos ms frecuentes: cobre (T fusin = 1.083C) y

aluminio (T fusin = 656C).

El cortocircuito funde los conductores en el punto donde sucede el cierredel circuito, y es frecuente encontrar en el conductor pequeasprotuberancias solidificadas en forma de gotas o perlitas.

Estas perlitas se distinguen claramente respecto al resto del conductorque no ha fundido, tal y como se mostraban en la fotografa 6.6.

Tambin es frecuente que durante el cortocircuito se produzcanproyecciones del metal fundido sobre los enseres prximos al punto

donde se origina.

Objetivo:

Detectar la ocurrencia de un cortocircuito en base a los defectossuperficiales causados sobre los conductores en los que se origin.

Procedimiento:

Reproducir los efectos de un cortocircuito sobre un conductor.

Observacin de los defectos producidos sobre el conductor mediantemicroscopa ptica, utilizando para ello una lupa estereoscpica marcaSTEMI 2.000.

Fotografa 6.14 - Lupa estereoscpica STEMI 2000

V

R1

R2

I = V / (R1+R2)Suponemos R2 >>> R1

I = V / R1

I >>> I Q = I2 R t


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Observacin de los defectos producidos sobre el conductor mediantemicroscopa electrnica, utilizando para ello un microscopio electrnico debarrido marca JEOL, modelo JSM-6400


Tal y como se observa en las fotografas 6.15 y 6.16, la temperaturaalcanzada como consecuencia del efecto Joule (recordemos; Q=I2 R t) fuelo suficientemente elevada como para provocar la fusin y posteriorsoldadura entre los hilos conductores.

Esta soldadura, as como la presencia de gotas (tambin denominadascomnmente perlitas) de cobre fundido, son detectables por el ojohumano.

Fotografas 6.15 y 6.16 Soldadura entre los hilos conductores como consecuencia de su fusindebido a la temperatura generada por el cortocircuito. Fotografas obtenidas con una cmarafotogrfica digital.

Las imgenes obtenidas con la lupa estereoscpica STEMI 2000(fotografas 6.17 y 6.18), muestran claramente la soldadura de los cincoconductores, as como las perlitasde cobre generadas:

Fotografas 6.17 y 6.18 Obtenidas mediante una lupa estereoscpica, muestran tanto la soldadura producidaentre los hilos conductores, as como las perlitas (en forma de gotas oscuras) creadas por la fusin del cobre


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En las imgenes obtenidas con el microscopio electrnico de barridoJEOL JSM-6400 (fotografas 6.19 y 6.20), se distinguen las perlitas decobre generadas entre los hilos conductores como consecuencia de lafusin de estos.

Fotografas 6.19 y 6.20 Obtenidas mediante el microscopio electrnico de barrido, muestran las perlitas decobre (resaltadas en amarillo) generadas por la fusin de este material como consecuencia del cortocircuito

Con la ayuda del microscopio electrnico de barrido, tambin se pudoapreciar con claridad las uniones por soldadura entre los hilosconductores (fotografa 6.21), as como detectar la presencia de variaslesiones microscpicas que aparecieron sobre la superficie de los mismostras su solidificacin (fotografa 6.22).

Fotografas 6.21 y 6.22 Obtenidas mediante el microscopio electrnico de barrido, la fotografa de la izquierdamuestra la regin de soldadura entre dos hilos conductores (resaltada en amarillo). La fotografa de la derechamuestra varias lesiones superficiales del cobre generadas por la fusin y posterior solidificacin del mismo.

El anlisis de composicin qumica mediante EDX (Energy Dispersive X-Ray Anlisis) realizado con el microscopio electrnico de barrido, confirmla presencia de xido en las muestras analizadas (figura 6.23).


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Figura 6.23 El anlisis de composicin qumica mediante EDX realizado con el microscopioelectrnico de barrido detect la presencia de cobre y oxgeno. Este ltimo confirm la oxidacinde los conductores analizados.

6.4.3. Arco elctrico

Introduccin:

Podemos definir de forma sencilla un arco elctrico como el paso de unacorriente a travs de un gas (por ejemplo el aire), el cual en condicionesnormales es aislante.

+ -

Si las molculas de aire se disocian, el mismo queda ionizado (habrelectrones libres) y se volver conductor.

A mayor temperatura ambiente, mayor ionizacin (ms choques entre

iones) y por tanto ms conductor se volver el aire.

La corriente que circula por el arco elctrico es equivalente a la de uncortocircuito y la temperatura que se suele alcanzar ronda los 3.000C(superior a las temperaturas de fusin del cobre 1.083C- y del aluminio650C-).

El arco elctrico es explosivo (sonoro) ya que ocurre de forma sbita. El40% de su energa se convierte en irradiacin de calor, por lo que sueleproducir quemaduras importantes en las personas que se encuentrenprximas.

aire


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El arco elctrico tiene tendencia a desplazarse: el gas ionizado alcalentarse se expande y si llega un momento en que no puede expandirsems (por estar confinado) se acabar creando una sobrepresin que enocasiones ser suficiente como para deformar elementos prximos (porejemplo puertas metlicas en cuartos donde se ubican los

transformadores).

El mtodo ms adecuado para detener un arco elctrico es enfriando yaque de esta forma se des-ioniza el aire.

Tras el enfriamiento es frecuente encontrar restos de los conductores (enforma de pegotes) por las proximidades.

Objetivos:

Reproducir un arco elctrico en laboratorio par

Técnicas de investigación de incendios. Incendios de origen eléctrico

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