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CARRERA: TECNICO SUPERIOR EN HIGIENE Y SEGURIDAD EN EL TRABAJO
FISICO – QUIMICA DEL FUEGO
JAVIER ALEJANDRO DA CUNHA PROFESOR SEGURIDAD IV SEGURIDAD CONTRA INCENDIOS
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I N S T I T U T O A R G E N T I N O D E S E G U R I D A D
QUIMICA DEL FUEGO
Se conoce con este nombre a una rama de la química que se ha especializado en el estudio de los diversos componentes que forman parte de un incendio, así como las circunstancias que lo modifican.
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I N S T I T U T O A R G E N T I N O D E S E G U R I D A D
¿QUE ES LA COMBUSTION?
Es una reacción química en la que un elemento combustible se combina con otro comburente (generalmente oxígeno en forma de O2 gaseoso), desprendiendo calor y produciendo una oxidación; la combustión es una reacción exotérmica
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I N S T I T U T O A R G E N T I N O D E S E G U R I D A D
REACCION QUIMICA DE OXIDACIÓN
C3H8 + 502 3CO2 + 4H2O + QPROPANO OXIGENO PRODUCTOS DE LA COMBUSTION
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Reacciones químicas
Endotérmicas -
Exotérmicas +
¿?
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VELOCIDAD DE OXIDACIONOXIDACION EXTREMADAMENTE LENTALa transformación del agente reductor es dada en el tiempo
OXIDACION LENTAEs una reacción exotérmica, pero no sobrepasa de 6 a 7 grados del entorno.
OXIDACION RAPIDÁDefinición de Combustión
OXIDACION MUY RAPIDÁLa reacción se propaga en la masa de la sustancia a velocidad del sonido, denominado deflagración
OXIDACION EXTREMADAMENTE RAPIDÁ.La reacción se propaga a una velocidad mas rápida que la del
sonido, se la denomina detonación.
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COMBURENTE
CALOR
COMBUSTIBLE
¿POR QUE NO HAY COMBUSTION?
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Calor
Temperatura
¿?
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I N S T I T U T O A R G E N T I N O D E S E G U R I D A D
TEMPERATURA DE INFLAMACIÓN (FLASH POINT) Se emites gases inflamables en cantidad suficiente para provocar su ignición en presencia de chispa o llama, pero sin llegar a continuar luego de retirar la fuente de calor
Los puntos de inflamabilidad de algunos productos son:Nafta -43ºCAlcohol butílico: -38ºCAlcohol etílico: 12ºCAlcohol metílico: 11ºCBenceno: 20ºCHexano: -28ºCKerosene: 38ºC a 72ºCDiesel: 52ºC a 96°CTolueno: 9ºC
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I N S T I T U T O A R G E N T I N O D E S E G U R I D A D
TEMPERATURA DE IGNICIÓN Una vez iniciada la combustión por la acción de una fuente de calor esta se mantiene en el tiempo mientras haya combustible y comburente presentes.
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TEMPERATURA DE AUTOIGNICIÓN Se inicia la reacción en forma espontánea sin necesidad de presencia de chispas o llamas.
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Son los límites máximo y mínimo de la concentración de un combustible dentro de un medio oxidante, se mide en porcentajes de volumen de gas o vapor en aire, a 21º C y a presión atmosférica.
Límites de Inflamabilidad
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1m
1m
1m
1m³
Volumen (V)
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Límites de Inflamabilidad
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Límites de Inflamabilidad
100% aire 0% aire
100% combustible
0% combustible
RIESGO DE COMBUSTION
Mezcla explosiva
MEZCLA POBRE MEZCLA MUY RICA
LSILII
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Limites Inferior y Superior de Inflamabilidad LII % en aire LSI % en aire
2,6 12,8
100% aire 0% aire
100% combustible
0% combustible
RIESGO DE COMBUSTION
ACETONA
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100% aire 0% aire
100% combustible
0% combustible
RIESGO DE COMBUSTION
2,5 81,0
LÍmites Inferior y Superior de Inflamabilidad LII % en aire LSI % en aire ACETILENO
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COMBURENTE
CALOR
COMBUSTIBLE
¿POR QUE NO HAY COMBUSTION?
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COM
BUREN
TE CALO
R
COMBUSTIBLE
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¿Qué nos hace falta para qué exista una combustión?
1.Material comburente o oxidante
2.Material Combustible o reductor
3.Fuente de Calor
4.La mezcla de gases o vapores tiene que estar
dentro del rango de inflamabilidad.
5.Temperatura de ignición
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¿Que es el fuego?
Proceso de combustión caracterizado por una reacción química de oxidación rápida del combustible, de suficiente intensidad para emitir calor, y en muchos casos llamas.
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COMO SE COMPONE EL FUEGOLa proporción ideal de O2 es de 21 %, pero en atmósferas por arriba del 14% y por debajo del 26%, puede haber riesgo de incendio.
El calor es un tipo de energía, su contribución es tan importante, que se dice que todo fuego comienza por el calor.
Existen diversos tipos de combustibles, estos pueden encontrarse en diferentes estados.
COM
BUREN
TE CALO
R
COMBUSTIBLE
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COMO SE COMPONE EL FUEGO
COM
BUREN
TE CALO
R
COMBUSTIBLE
Reacción en cadena:Proceso que permite la continuidad y propagación del incendio siempre que se mantenga el aporte de combustible y comburente.
Reacción En
cadena
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COMBURENTE
COMBUSTIBLE
REACCION EN CADENA
CALOR
COMPOSICIÓN DEL FUEGO
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COMPOSICIÓN DEL FUEGO
COMBUSTIBLE
COMBUSTIBLE O AGENTE REDUCTOR Un combustible es en sí un material que puede ser oxidado, se denomina combustible a toda sustancia que es capaz de experimentar una reacción de combustión. Como ejemplos podemos mencionar:
•Carbón. •Monóxido de carbono. •Muchos compuestos ricos en carbón e hidrógeno (Hidrocarburos). •Elementos no metálicos fácilmente oxidables tales como el azufre y el fósforo. •Sustancias celulósicas, como madera, textiles, papel. •Metales como aluminio, magnesio, titanio, sodio, etc. •Los metales alcalinos como el sodio, potasio, etc. •Solventes orgánicos y alcoholes en general
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COMBUSTIBLE
COEFICIENTE DE SUPERFICIE MASA
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COMPOSICIÓN DEL FUEGO
COMBURENTE
COMBURENTE O AGENTE OXIDANTE
El comburente es un agente que puede oxidar a un combustible (agente reductor) y al hacer esto se reduce a sí mismo.La importancia de este elemento se centra fundamentalmente en la violencia con que se produce la combustión. Algunos ejemplos son:
• Oxígeno y ozono (generalmente del aire). • Peróxido de hidrógeno. • Ácidos nítrico y sulfúrico concentrados. • Óxidos de metales pesados, particularmente de aquellos que tienen valencia
alta, tales como el dióxido de manganeso, dióxido de plomo, etc. • Nitratos clorados, perclorados y peróxidos. • Cromatos, dicromatos, permanganatos, hipocloritos e hipodromitos
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SOBRE OXIGENACION
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ENERGÍA DE ACTIVACIÓN
Energía necesaria para el inicio de la reacción de combustión
COMPOSICIÓN DEL FUEGO
CALOR
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TIPOS DE ENERGÍA DE ACTIVACIÓN
Energía térmicaEnergía eléctricaEnergía químicaEnergía mecánicaEnergía nuclear
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Energía térmicaFuentes energéticas que generan calor y por
medio de contacto con combustibles o por efecto de los mecanismos de transmisión de calor,
pueden transmitir suficiente energía para llegar a incendiar un material combustible
Ej.: Cigarrillos encendidos, útiles de soldadura y corte, condiciones ambientales, hornos y
calderas, candilejas, etc.
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Energía eléctrica
Producida por la naturaleza (rayos)Producida por el hombre
ResistenciaDieléctricoInducción
Arco eléctricoElectricidad estática
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I N S T I T U T O A R G E N T I N O D E S E G U R I D A D
Riesgos eléctricos habituales
Chispas: Producidas por interruptores, motores, etc.
Cortocircuitos y sobrecargas: Instalaciones con falta de mantenimiento preventivo, manipulación de
instalaciones, instalaciones provisionales, “puenteo” de interruptores diferenciales y magneto térmicos. Estos
últimos pueden producir descargas eléctricas a personas
Fallos en puestas a tierra: Producen descargas por electricidad estática
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I N S T I T U T O A R G E N T I N O D E S E G U R I D A D
Calentamiento espontáneoCondiciones ambientales y/o del entorno que pueden producir la oxidación espontánea de
un material combustibleFactores que influyen:
Cantidad de aire disponibleTasa de generación de calorPropiedades aislantes del entorno inmediato
Energía química
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Calor de descomposición
Calor producido por sustancias que para su formación precisan de procesos endotérmicos lo
cual hace que dichos materiales sean muy inestables como por ejemplo el nitrato de
celulosa
Energía química
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Calor de disolución
Calor producido por la disolución de una sustancia en un líquido como por ejemplo el ácido sulfúrico concentrado al disolverse
en agua
Energía química
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I N S T I T U T O A R G E N T I N O D E S E G U R I D A D
Calor generado por fricción o rozamiento ruleman mal engrasado, roce correa-polea, etc.
Chispas producidas por fricción Caídas de herramientas, chispas de esmerilado, elementos
incandescentes de corte y soldadura, etc.
Calor de compresión Producido por la compresión de un gas y conocido por efecto diesel
Energía mecánica
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I N S T I T U T O A R G E N T I N O D E S E G U R I D A D
Calor de combustión
El calor desprendido por la combustión de un combustible puede generar suficiente cantidad de calor para que el mismo proceso se produzca
en materiales contiguos. Es el mecanismo de propagación de un incendio
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TIPOS DE PROPAGACIÓN DEL CALORCONDUCCION
Transmisión del calor a través de un sólido en contacto directo con otro sólido.
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TIPOS DE PROPAGACIÓN DEL CALORCONVECCIÓN
Transmisión del calor a través del movimiento del humo, gases, aire y partículas calientes.
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TIPOS DE PROPAGACIÓN DEL CALORRADIACIÓN TERMICA
El fenómeno de la radiación consiste en la propagación de energía en forma de ondas electromagnéticas o partículas subatómicas a través del vacío o de un medio material
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¿RADIACION O CONVECCION?
¿?
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I N S T I T U T O A R G E N T I N O D E S E G U R I D A D
COMPUESTOS DEL FUEGO
REACCION EN CADENA
Átomo o una molécula que presenta uno o más electrones desapareados”.
Debido a la necesidad de los radicales libres de alcanzar el pareamiento de los electrones, se considera que ellos pueden comportarse como agentes “oxidantes” o “reductores”, ya sea que actúen substrayendo o aportando electrones a otro átomo o molécula.
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COMPUESTOS DEL FUEGO
REACCION EN CADENA
A + B
A + A A A (A-A)
A + M A- + M+
Ion inestable
Se estabiliza la reacción
Electrones no Apareamiento
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TIPOS DE COMBUSTIÓN
COMBUSTIÓN INCANDESCENTE(GLOWING)
COMBUSTIÓN LENTA(SMOLDERING)
SIN LLAMA
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TIPOS DE COMBUSTION
Llamas Premezcladas
CON LLAMA
Son aquellas en las que el combustible fluye con un adicional de aire (u oxígeno), como las que se obtienen en un soplete oxiacetilénico, quemadores de gas, estufas, etc.
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TIPOS DE COMBUSTION
Llamas Autónomas:
CON LLAMAla descomposición de las moléculas del combustible suministran el oxígeno necesario para mantener la combustión por sí sola, por ejemplo la combustión de nitrocelulosa.
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TIPOS DE COMBUSTION
Llamas de Difusión:
CON LLAMA
Según implica el término son obtenidos por gases o vapores que no han sido previamente mezcladas pero se queman en la medida que el aire que llega hace entrar a la mezcla en el rango inflamable
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FASES DE LA COMBUSTION
1ETAPA INICIAL Gases calientes
ascendentes
Temperatura de llama > 530 C
Aire en el recinto 20,5%
Temperatura Ambiente > 40 C
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FASES DE LA COMBUSTION
2De combustión libre
Temperatura ambiente > 704 C
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FASES DE LA COMBUSTION3
De arder sin llama
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¿PREGUNTAS?