Arder ( inglés británico ) o humear ( inglés americano ; consulte las diferencias de ortografía ) es la forma de combustión lenta y sin llama , sostenida por el calor que se genera cuando el oxígeno ataca directamente la superficie de un combustible en fase condensada . [1] Muchos materiales sólidos pueden sufrir una reacción de combustión lenta, como carbón , celulosa , madera , algodón , tabaco , cannabis , turba , basura vegetal , humus , sintéticosespumas , polímeros carbonizantes , incluida la espuma de poliuretano y algunos tipos de polvo . Ejemplos comunes de fenómenos de combustión lenta son el inicio de incendios residenciales en muebles tapizados por fuentes de calor débiles (por ejemplo, un cigarrillo , un cable en cortocircuito ) y la combustión persistente de biomasa detrás del frente en llamas de los incendios forestales . [2]
Fundamentos
La diferencia fundamental entre combustión sin llama y sin llama es que la combustión sin llama se produce en la superficie del sólido en lugar de en la fase gaseosa. La combustión sin llama es un fenómeno de superficie, pero puede propagarse al interior de un combustible poroso si es permeable al flujo. La temperatura y el calor característicos liberados durante la combustión sin llama son bajos en comparación con los de la combustión en llamas. La combustión lenta se propaga de forma progresiva, alrededor de 0,1 mm / s (0,0039 in / s), que es aproximadamente diez veces más lento que las llamas que se extienden sobre un sólido. A pesar de sus características de combustión débiles, la combustión sin llama es un peligro de incendio significativo. La combustión sin llama emite gases tóxicos (p. Ej., Monóxido de carbono ) con un rendimiento más alto que los incendios en llamas y deja una cantidad significativa de residuos sólidos. Los gases emitidos son inflamables y luego podrían encenderse en la fase gaseosa, desencadenando la transición a la combustión en llamas. [3]
Materiales humeantes
Muchos materiales pueden sostener una reacción humeante, incluyendo carbón , tabaco , la decadencia de madera y serrín , biomasa combustibles en la superficie de los bosques ( Duff ) y debajo de la superficie ( turba ), algodón ropa y la cadena, y espumas poliméricas (por ejemplo, tapicería y ropa de cama de materiales). Los combustibles humeantes son generalmente porosos, permeables al flujo y están formados por agregados (partículas, granos, fibras o de estructura celular). Estos agregados facilitan la reacción de la superficie con el oxígeno permitiendo que el gas fluya a través del combustible y proporcionando una gran superficie por unidad de volumen. También actúan como aislamiento térmico, reduciendo las pérdidas de calor. Los materiales más estudiados hasta la fecha son las espumas de celulosa y poliuretano .
Amenazas de arder
Las características de los incendios sin llama los convierten en una amenaza de nuevas dimensiones, que toman la forma de colosales incendios subterráneos o silenciosos riesgos de seguridad contra incendios, como se resume a continuación.
- Seguridad contra incendios : los principales peligros que plantea la combustión sin llama surgen del hecho de que puede iniciarse fácilmente (por fuentes de calor demasiado débiles para encender llamas) y es difícil de detectar. Las estadísticas de incendios llaman la atención sobre la magnitud de la combustión lenta como la principal causa de muertes por incendios en áreas residenciales (es decir, más del 25% de las muertes por incendios en los Estados Unidos se atribuyen a incendios iniciados por combustión lenta , con cifras similares en otros países desarrollados ). Un escenario de incendio particularmente común es un cigarrillo que enciende un mueble tapizado . Esta ignición conduce a un fuego latente que dura un largo período de tiempo (del orden de horas), propagándose lenta y silenciosamente hasta que se alcanzan condiciones críticas y las llamas estallan repentinamente; [4] Se han desarrollado cigarrillos resistentes al fuego para reducir el riesgo de incendio debido a la combustión lenta. La combustión sin llama también es un problema de seguridad contra incendios a bordo de las instalaciones espaciales (por ejemplo, la Estación Espacial Internacional ), porque se cree que la ausencia de gravedad promueve la ignición y la propagación sin llama.
- Incendios forestales : la combustión latente del suelo del bosque no tiene el impacto visual de la combustión en llamas; sin embargo, tiene importantes consecuencias para el ecosistema forestal . La combustión de la biomasa puede persistir durante días o semanas después de que ha cesado la llama, lo que resulta en el consumo de grandes cantidades de combustibles y se convierte en una fuente global de emisiones a la atmósfera. [5] La propagación lenta conduce a un calentamiento prolongado [6] y puede causar esterilizaciones del suelo o la muerte de raíces , semillas y tallos de plantas a nivel del suelo.
- Incendios subsuperficiales: Los incendios que ocurren a muchos metros debajo de la superficie son un tipo de evento latente de magnitud colosal. Los incendios subterráneos en las minas de carbón , las turberas y los vertederos son eventos poco frecuentes, pero cuando están activos pueden arder sin llama durante períodos de tiempo muy largos (meses o años), emitiendo enormes cantidades de gases de combustión a la atmósfera, provocando el deterioro de la calidad del aire y la consiguiente salud. problemas. Los incendios más antiguos y más grandes del mundo, ardiendo durante siglos, son incendios sin llama. [ cita requerida ] Estos fuegos son alimentados por el oxígeno en el flujo de aire pequeño pero continuo a través de redes de tuberías naturales, estratos fracturados , grietas, aberturas o pozos de minas abandonadas que permiten que el aire circule hacia el subsuelo. Las pérdidas de calor reducidas y la alta inercia térmica del subsuelo, junto con la alta disponibilidad de combustible, promueven la combustión lenta a largo plazo y permiten una propagación lenta pero extensa. Estos incendios resultan difíciles de detectar y frustran la mayoría de los esfuerzos por extinguirlos. Los dramáticos incendios de turberas de Borneo en 1997 provocaron el reconocimiento de los incendios latentes subsuperficiales como una amenaza global con importantes impactos económicos, sociales y ecológicos. [7] El verano de 2006 vio el resurgimiento de los incendios de turba de Borneo. [8]
- Escombros del World Trade Center : Después del ataque, el incendio y el posterior colapso de las Torres Gemelas el 11 de septiembre de 2001 , la colosal pila (1.8 millones de toneladas) de escombros que quedó en el sitio ardió durante más de cinco meses. [9] Resistió los intentos de los bomberos de extinguirlo hasta que se retiraron la mayor parte de los escombros. Los efectos de los productos gaseosos y en aerosol de la combustión sin llama sobre la salud de los trabajadores de emergencia fueron significativos. [10]
Aplicaciones beneficiosas
La combustión latente tiene algunas aplicaciones beneficiosas.
- El biocarbón es el carbón vegetal producido a partir de la combustión lenta y / o pirólisis de biomasa. Tiene el potencial de ser una solución a corto plazo para reducir las concentraciones de CO 2 en la atmósfera. El carbón vegetal es un sólido estable y rico en contenido de carbono y, por lo tanto, podría usarse para retener carbono en el suelo. La descomposición natural y la quema de árboles y desechos agrícolas contribuye con una gran cantidad de CO 2 liberado a la atmósfera. El biocarbón podría usarse para almacenar parte de este contenido de carbono en el suelo, al mismo tiempo que su presencia en la tierra aumenta la productividad del suelo. El biocarbón tiene aplicaciones de carbono negativo para la producción de energía.
- En el manejo de incendios forestales , se pueden usar quemaduras controladas sin llama para reducir las capas poco profundas de combustibles naturales a una velocidad de propagación lenta. [11] Estos incendios tienen dos beneficios cuando se mantienen en capas muy poco profundas: son fáciles de controlar y causan pocos daños a la masa forestal.
- La combustión lenta de los neumáticos produce alquitrán y energía al mismo tiempo, lo que fomenta el reciclaje de neumáticos .
- La combustión in situ deemplazamientosde petróleo se utiliza cada vez más para la recuperación de petróleo cuando los métodos de extracción tradicionales resultan ineficaces o demasiado costosos.
- Se está explorando la combustión in situ sin llama como una nueva tecnología de remediación para la contaminación del suelo . [12]
Ver también
- Interrogatorio intenso
Referencias
- ^ http://fire.nist.gov/bfrlpubs/fire02/art074.html "Smoldering Combustion" por TJ Ohlemiller, SFPE Handbook of Fire Protection Engineering (tercera edición), 2002
- ^ G Rein, Fenómenos de combustión humeante en ciencia y tecnología, Revista internacional de ingeniería química 1, págs. 3-18, 2009 http://hdl.handle.net/1842/2678
- ^ http://fire.nist.gov/bfrlpubs/fire02/art074.html "Smoldering Combustion" por TJ Ohlemiller, SFPE Handbook of Fire Protection Engineering (tercera edición), 2002.
- ^ JR Hall, 2004, El problema del fuego con material para fumar, División de investigación y análisis de incendios de la Asociación Nacional de Protección contra Incendios, Quincy, MA (EE. UU.). Noviembre de 2004.
- ^ IT Bertschi, RJ Yokelson, DE Ward, RE Babbitt, RA Susott, JG Goode, WM Hao, 2003, Emisiones de gases traza y partículas de incendios en combustibles de biomasa subterránea y de gran diámetro, Journal of Geophysical Research 108 (D13), págs. 8.1-8.12.
- ^ G. Rein; N. Cleaver; C. Ashton; P. Pironi; JL Torero (2008). "La gravedad de los incendios de turba humeantes y los daños al suelo del bosque". Catena . 74 (3): 304-309. doi : 10.1016 / j.catena.2008.05.008 . hdl : 1842/2480 .
- ^ SE Page, F. Siegert, JO Rieley, H.-DV Boehm, A. Jaya, S. Limin, 2002, La cantidad de carbono liberado por la turba y los incendios forestales en Indonesia durante 1997, Nature 420, págs. 61-61 .
- ^ La neblina de los incendios forestales trae miseria a Indonesia y más allá, The Guardian, 6 de octubre de 2006. http://environment.guardian.co.uk/waste/story/0,,1889323,00.html
- ↑ J. Beard, Ground Zero's fires still ardiendo, NewScientific, 3 de diciembre de 2001.
- ^ JD Pleil, WE Funk, SM Rappaport, 2006, Contaminación interior residual de los incendios de escombros del World Trade Center según lo indicado por los perfiles de hidrocarburos aromáticos policíclicos, Ciencia y tecnología ambientales 40 (2006) 1172-1177.
- ^ HH Biswell, Quema prescrita en la gestión de la vegetación de las tierras silvestres de California (University of California Press, Berkeley, 1989)
- ^ P Pironi, C Switzer, G Rein, JI Gerhard, JL Torero, A Fuentes, Experimentos ardientes hacia adelante a pequeña escala para la remediación de alquitrán de hulla en medios inertes, Actas del Instituto de combustión 32 (2), págs. 1957-1964, 2009. [1]
enlaces externos
- Peligro de incendio . Cigarette Litter.org