La combustión espontánea o ignición espontánea es un tipo de combustión que se produce por autocalentamiento (aumento de temperatura debido a reacciones internas exotérmicas ), seguido de fuga térmica (autocalentamiento que se acelera rápidamente a altas temperaturas) y finalmente, autoignición . [1] Es distinto de (pero tiene efectos prácticos similares) la piroforicidad , en la que un compuesto no necesita autocalentamiento para encenderse.
La combustión espontánea puede ocurrir cuando una sustancia con una temperatura de ignición relativamente baja (heno, paja, turba, etc.) comienza a liberar calor. Esto puede ocurrir de varias maneras, ya sea por oxidación en presencia de humedad y aire, o por fermentación bacteriana , que genera calor. El calor no puede escapar (el heno, la paja, la turba, etc. son buenos aislantes térmicos) y la temperatura del material aumenta por encima de su punto de ignición (aunque muchas de las bacterias son destruidas por las temperaturas de ignición). La combustión comienza si hay suficiente oxidante , como oxígeno y combustible, para mantener la reacción en un descontrol térmico.
La fuga térmica puede ocurrir cuando la cantidad de calor producida es mayor que la velocidad a la que se pierde, por lo que los materiales que producen mucho calor pueden arder en volúmenes relativamente pequeños, mientras que los materiales que producen muy poco calor solo pueden volverse peligrosos cuando están bien. aislados o almacenados en grandes volúmenes. La mayoría de las reacciones de oxidación se aceleran a temperaturas más altas, por lo que una pila de material que habría sido segura a una temperatura ambiente baja puede arder espontáneamente durante un clima más cálido.
Los montones de heno [2] y las pilas de compost [3] pueden autoinflamarse debido al calor producido por la fermentación bacteriana , que luego puede causar pirólisis y oxidación que conducen a reacciones térmicas desbocadas que alcanzan la temperatura de autoignición. Los trapos empapados con aceites secantes o barniz pueden oxidarse rápidamente debido a su gran superficie, e incluso una pila pequeña puede producir suficiente calor para encenderse en las condiciones adecuadas. [4] [5] El carbón puede encenderse espontáneamente cuando se expone al oxígeno, lo que hace que reaccione y se caliente cuando no hay suficiente ventilación para enfriar. [6] La oxidación de pirita es a menudo la causa de la ignición espontánea del carbón en los relaves de minas antiguas . Los pistachos son altamente inflamables cuando se almacenan en grandes cantidades y son propensos a calentarse espontáneamente y a quemarse espontáneamente. [7] Las grandes pilas de estiércol pueden arder espontáneamente en condiciones de calor extremo. El algodón y el lino pueden inflamarse cuando entran en contacto con aceites vegetales poliinsaturados (linaza, aceites de masaje); Las bacterias descomponen lentamente los materiales, produciendo calor. Si estos materiales se almacenan de manera que el calor no pueda escapar, la acumulación de calor aumenta la tasa de descomposición y, por lo tanto, aumenta la tasa de acumulación de calor. Una vez alcanzada la temperatura de ignición, se produce la combustión con oxidantes presentes (oxígeno). La película de nitrato , cuando se almacena incorrectamente, puede deteriorarse hasta llegar a un estado extremadamente inflamable y arder. El incendio de la bóveda de Fox en 1937 fue causado por la combustión espontánea de una película de nitrato.
El heno es uno de los materiales de combustión espontánea más estudiados. Es muy difícil establecer una teoría unificada de lo que ocurre cuando el heno se calienta espontáneamente debido a la variación en los tipos de pasto utilizados en la preparación del heno y los diferentes lugares donde se cultiva. Se prevé que se producirá un calentamiento peligroso en el heno que contenga más del 25% de humedad. La mayor cantidad de incendios ocurren entre las dos y seis semanas posteriores al almacenamiento, y la mayoría ocurre en la cuarta o quinta semana.
El proceso puede comenzar con actividad microbiológica (bacterias o moho) que fermenta el heno y crea etanol. El etanol tiene un punto de inflamación de 14°C (57°F). Así, con una fuente de ignición como la electricidad estática, por ejemplo, la de un ratón corriendo entre el heno, puede producirse una combustión. Luego, la temperatura aumenta, encendiendo el propio heno.
La actividad microbiológica reduce la cantidad de oxígeno disponible en el heno. A 100°C, el heno húmedo absorbió el doble de oxígeno que el heno seco. Se ha conjeturado que los carbohidratos complejos presentes en el heno se descomponen en azúcares más simples, que se fermentan más fácilmente en etanol. [8]
El carbón, cuando está recién preparado, puede autocalentarse e incendiarse. Esto es independiente de los puntos calientes que pueden haberse desarrollado debido a la preparación del carbón. El carbón vegetal que ha estado expuesto al aire durante un período de ocho días no se considera peligroso. Hay muchos factores que intervienen, entre ellos el tipo de madera y la temperatura a la que se preparó el carbón. [9]
El autocalentamiento del carbón ha sido ampliamente estudiado. La tendencia al autocalentamiento disminuye a medida que aumenta el rango del carbón. Los carbones de lignito son más activos que los carbones bituminosos , los cuales son más activos que los carbones de antracita . El carbón recién extraído consume oxígeno más rápidamente que el carbón degradado, y el carbón recién extraído se autocalienta en mayor medida que el carbón degradado. La presencia de vapor de agua también puede ser importante, ya que la tasa de generación de calor que acompaña a la absorción de agua en el carbón seco del aire saturado puede ser de un orden de magnitud o mayor que la misma cantidad de aire seco. [10]
El algodón también puede ser un problema. [11] Un ejemplo sorprendente de carga que se incendió espontáneamente ocurrió en el barco Earl of Eldon en el Océano Índico el 24 de agosto de 1834.
Las semillas oleaginosas y los residuos de la extracción de aceite se calentarán automáticamente si están demasiado húmedos. Normalmente, el almacenamiento con una humedad del 9 al 14% es satisfactorio, pero se establecen límites para cada variedad individual de semilla oleaginosa. En presencia de un exceso de humedad que está justo por debajo del nivel requerido para la germinación de las semillas, la actividad de los hongos del moho es un candidato probable para generar calor. Esto se ha establecido para las semillas de lino y girasol, así como para la soja. Muchas de las semillas oleaginosas generan aceites que se calientan espontáneamente. También se han estudiado las semillas de palma, colza y algodón. [12] Los trapos empapados en aceite de linaza pueden encenderse espontáneamente si se almacenan o desechan incorrectamente. [ cita necesaria ]
Ha habido informes anecdóticos no confirmados de personas que se quemaron espontáneamente. Este supuesto fenómeno no se considera una verdadera combustión espontánea, ya que supuestos casos se han atribuido en gran medida al efecto mecha , por el cual una fuente externa de fuego enciende materiales inflamables cercanos y grasa humana u otras fuentes. [13]