La diferencia fundamental entre la combustión sin llama y la combustión 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 superficial, pero puede propagarse al interior de un combustible poroso si es permeable al flujo. La temperatura característica y el calor liberado durante la combustión lenta son bajos en comparación con los de la combustión con llama. La combustión latente se propaga progresivamente, alrededor de 0,1 mm/s (0,0039 pulgadas/s), que es aproximadamente diez veces más lento que las llamas que se propagan sobre un sólido. A pesar de sus débiles características de combustión, la combustión sin llama presenta un importante riesgo de incendio. La combustión latente emite gases tóxicos (por ejemplo, monóxido de carbono ) con mayor rendimiento que los incendios con llamas y deja una cantidad significativa de residuos sólidos. Los gases emitidos son inflamables y posteriormente podrían encenderse en la fase gaseosa, provocando la transición a la combustión con llama. [3]
Materiales humeantes
Muestra de espuma de poliuretano de los experimentos de combustión lenta de la NASA.
Muchos materiales pueden sufrir una reacción de combustión lenta, incluidos el carbón , el tabaco , la madera y el aserrín en descomposición , los combustibles de biomasa en la superficie del bosque (duff) y el subsuelo ( turba ), la ropa y los hilos de algodón y las espumas poliméricas (por ejemplo, materiales de tapicería y ropa de cama ). Los combustibles en combustión lenta son generalmente porosos, permeables al flujo y están formados por agregados (partículas, granos, fibras o de estructura celular). Estos agregados facilitan la reacción superficial con el oxígeno al permitir que el gas fluya a través del combustible y proporcionar una gran superficie por unidad de volumen. También actúan como aislante térmico , reduciendo las pérdidas de calor. Los materiales más estudiados hasta la fecha son la celulosa y las espumas de poliuretano .
Amenazas de arder
Las características de los incendios latentes los convierten en una amenaza de nuevas dimensiones, adoptando la forma de colosales incendios subterráneos o riesgos silenciosos para la seguridad contra incendios, como se resume a continuación.
Humo y contaminación por incendios en Borneo, 1997.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 sobre incendios llaman la atención sobre la magnitud de la combustión latente como la principal causa de muertes por incendios en áreas residenciales (más del 25% de las muertes por incendios en los Estados Unidos se atribuyen a incendios iniciados por la combustión latente, con cifras similares en otros países desarrollados). Un escenario de incendio particularmente común es el de 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 latente también es un problema de seguridad contra incendios a bordo de instalaciones espaciales (por ejemplo, la Estación Espacial Internacional ), porque se cree que la ausencia de gravedad promueve la ignición y propagación de la combustión latente.
El montón de escombros humeantes después de los ataques del 11 de septiembre , Manhattan, Nueva York.Incendios forestales : La combustión latente del suelo del bosque no tiene el impacto visual de la combustión con llamas; sin embargo, tiene importantes consecuencias para el ecosistema forestal . La combustión latente de la biomasa puede persistir durante días o semanas después de que las llamas han cesado, lo que resulta en el consumo de grandes cantidades de combustible y se convierte en una fuente global de emisiones a la atmósfera. [5] La lenta propagación conduce a un calentamiento prolongado [6] y puede causar esterilizaciones del suelo o la muerte de raíces , semillas y tallos de plantas al nivel del suelo.
Incendios subterráneos: Los incendios que ocurren a muchos metros debajo de la superficie son un tipo de evento latente de magnitud colosal. Los incendios subterráneos en minas de carbón , turberas y vertederos son eventos raros, pero cuando están activos pueden arder durante períodos de tiempo muy largos (meses o años), emitiendo enormes cantidades de gases de combustión a la atmósfera, causando el deterioro de la calidad del aire y la salud posterior. problemas. Los incendios más grandes y antiguos del mundo, que arden desde hace siglos, son incendios latentes. [ cita necesaria ] Estos incendios son alimentados por el oxígeno en el pequeño pero continuo flujo de aire a través de redes de tuberías naturales, estratos fracturados , grietas, aberturas o pozos de minas abandonados que permiten que el aire circule hacia el subsuelo. Las reducidas pérdidas de calor y la alta inercia térmica del subsuelo, junto con la alta disponibilidad de combustible, promueven una combustión sin llama 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 bajo la superficie 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, incendio y posterior derrumbe de las Torres Gemelas el 11 de septiembre de 2001 , la colosal pila (1,8 millones de toneladas) de escombros dejada en el lugar 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 lenta 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 residuos agrícolas contribuyen a la liberación de una gran cantidad de CO 2 a la atmósfera. El biocarbón podría utilizarse 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.
^ http://fire.nist.gov/bfrlpubs/fire02/art074.html "Combustión humeante" por TJ Ohlemiller, Manual de ingeniería de protección contra incendios de SFPE (tercera edición), 2002
^ G Rein, Fenómenos de combustión latente 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 "Combustión humeante" por TJ Ohlemiller, Manual de ingeniería de protección contra incendios de SFPE (tercera edición), 2002.
^ JR Hall, 2004, El problema del fuego de material humeante, 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 subterráneos y de gran diámetro, Journal of Geophysical Research 108 (D13), págs. 8.1-8.12.
^ G. rienda; N. Clever; C. Ashton; P. Pironi; JL Torero (2008). "La gravedad de los incendios de turba latente y los daños al suelo forestal". 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. .
^ 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, Los incendios de la Zona Cero siguen 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 perfiles de hidrocarburos aromáticos policíclicos, Ciencia y tecnología ambientales 40 (2006) 1172-1177.
^ HH Biswell, Quemas prescritas en el manejo de la vegetación de las zonas silvestres de California (University of California Press, Berkeley, 1989)
^ P Pironi, C Switzer, G Rein, JI Gerhard, JL Torero, A Fuentes, Experimentos de combustión directa 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
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