Artículos Técnicos

Aplicación de Agua en Incendios Estructurales

grajales abatemolina Mucho se ha trabajado e investigado desde comienzos de los años 80' respecto de lograr técnicas evolucionadas de extinción en los fuegos de estructuras, mediante agua, por ser el agente más adecuado para el ataque a fuegos sobre sólidos, principalmente en ataque a compartimientos interiores. El inicio de las investigaciones, se llevó a cabo en la ciudad Sueca de Estocolmo, como respuesta a la trágica consecuencia de la muerte de dos Bomberos víctimas de un flashover durante las tareas de extinción en el interior de un edificio. 

Bomberos, profesionales técnicos como científicos, decidieron ir más allá de las técnicas y conocimientos que se aplicaban hasta ese momento, y profundizar mucho más el análisis y estudio de la evolución del fuego y sus fenómenos físico/químicos.

Los ejemplos de tan intenso y minucioso trabajo están a la vista. Todo ese cúmulo de información, experimentación e investigación, trascendió más allá de las fronteras, y hoy en todas partes del mundo, se entrena al personal de Bomberos y Brigadas de Emergencia con estas técnicas.

A este arduo y fabuloso trabajo a lo largo del tiempo, se sumaron profesionales y centros de investigación de distintos países como ser el Reino Unido, Australia, EE.UU, España etc. a partir de ahí, se comenzó a entrenar al personal de Bomberos y Brigadistas con estas técnicas, que son aplicadas con excelentes resultados.

En la actualidad la pulverización de agua es toda una especialidad técnica, e inclusive los chorros y sus patrones están estandarizados por NFPA (Nacional
Fire Protection Association) y estudiados por USFA (United Status Fire Administration) NIST (Nacional Institute of Standart and Technologie) BRFL (Borewood Research Fire Station) entre otros. 

Según los Ingenieros Suecos Krister Giselsson y Mats Rossander se necesitan unos 2 millones de gotas por metro cúbico de llama para lograr su extinción, moviéndose rápidamente entre las llamas para lograr de esta manera el efecto de enfriamiento (2,6 MW por litro por segundo capacidad de enfriamiento del agua), no obstante según sus investigaciones, este efecto se comienza a lograr partiendo de los 0.3 mm de gota. 

Más allá de la tecnología debemos siempre tener en cuenta un elemento fundamental como la experiencia y capacitación del Bombero que es la base esencial para lograr el éxito deseado.

Las técnicas de aplicación para combates en compartimientos interiores no solo aumentan las probabilidades de éxito en la extinción sino que como objetivo primario ayudan a la dotación a mantener los mejores niveles de seguridad dentro de estos ambientes hostiles, donde un mínimo descuido puede ser él último. 

En las técnicas de extinción con agua para incendios estructurales podemos encontrar cuatro formas principales de ataque al fuego, como ser: directo; indirecto; Mixto y el enfriamiento de las capas de gases calientes, o ataque tridimensional “3DWF”

Ataque directo

Consiste en la aplicación de un chorro pleno a la base del fuego. No debe dirigirse agua durante demasiado tiempo, dado que las capas térmicas se verán afectadas, el vapor producido empezará a condensarse y el humo caerá rápido hacia el suelo.

Ataque indirecto

Durante la segunda Guerra mundial, la marina de los Estados Unidos, inició una intensa investigación sobre la utilización de agua pulverizada para extinción de fuegos de compartimiento de buques, tanto para ser aplicada sobre combustibles sólidos como también para líquidos inflamables. La diferencia esencial entre este nuevo método y el utilizado anteriormente, consiste en que el agua en forma de niebla se dirige a la parte más caliente del lugar del incendio, en lugar de aplicarlo en forma de chorro pleno sobre el lugar de la conflagración.

El ataque indirecto puede realizarse desde el exterior de la zona o a través de una puerta o ventana, el chorro contra incendios de patrón de agua nebulizada o niebla de ángulo estrecho, debe dirigirse hacia el techo y moverse de un lado a otro a través de paredes y gases superficiales a nivel del techo. El agua en contacto con las superficies calientes, generará gran cantidad de vapor en forma súbita, debido a la notable expansión del agua en su cambio de estado, acompañada de una extraordinaria absorción del calor, sumado al proceso de sofocación por desplazamiento del oxígeno del recinto. Todo esto en un breve lapso, con muy poca cantidad de agua.

Este tipo de ataque no es el más indicado cuando hay víctimas atrapadas o cuando no puede contenerse la propagación del fuego hacia zonas no implicadas. El efecto de pistón ocasionado por la expansión brusca del vapor puede desplazar el incendio, propagándolo hacia áreas no afectadas.

Ataque mixto

Este método utiliza un ataque a la altura del techo con una técnica generadora de vapor, en combinación con un ataque directo sobre los materiales que arden cerca del suelo. La boquilla puede moverse siguiendo patrones en forma de T, Z u O, comenzando con un chorro de niebla de ángulo cerrado y penetrante, dirigido a los gases calientes en el techo, para que luego caiga sobre los combustibles que arden en el suelo. 

El patrón de ataque en forma de O del ataque combinado, es probablemente el método más conocido, cuando se utiliza este patrón, hay que dirigir el chorro hacia arriba y girar con él al tiempo que el extremo del chorro alcanza el techo, el muro, el suelo, y el muro opuesto.

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Ataque tridimensional

La técnica de enfriamiento de la capa de gases súper calentados deriva como resultado de las investigaciones de Bomberos y Profesionales Suecos, a esta técnica se la conoce como "Ataque Ofensivo en 3D" sus siglas en ingles es 3DWF (3D Water Fog) 3D él termino tridimensional, significa que el chorro es aplicado en capacidades cúbicas en una habitación sin tener contacto con techos o paredes, por tal motivo el operador del pitón siempre debe aplicar el chorro a la esquina opuesta donde se unen los vértices de paredes y techo en conos superiores a 45º y en un ángulo respecto de la horizontal del piso de unos 45º aproximadamente, conos de aplicación menores a 45º fracasaran en su aplicación por su corto recorrido, no ingresaran a lo largo del interior de la capa de gases; en caso de aplicar los chorros a techos o paredes sería una técnica en 2D (bidimensional). 

El objetivo de la técnica es aplicar una proporción de agua mediante un chorro cónico producto de una pulsación y que recorra a lo largo de la capa de gases calientes dentro de una habitación, a lo largo de su recorrido se va transformando en vapor de agua, en este caso el foco principal de inicio estático no es el objetivo primario, lo son las capas de gases calientes que conforman el foco dinámico de propagación evolutiva que es la formación con mayores peligros tanto estructurales para el resto de la vivienda, como para la seguridad de los Bomberos que operan dentro del lugar.

Esta aplicación de agua de ser posible con los pitones adecuados para tal fin (varias compañías ya están fabricando pitones de bajo consumo y buena pulverización que los denominan para flashover un ejemplo de ello es el modelo BGH 125 de TFT) intenta lograr la "contracción" de estas capas, el agua finamente pulverizada y aplicada en pulsaciones que según el volumen de la habitación pueden durar de 0,1 a 0,5 segundos (estas pulsaciones son el abrir y cerrar rápidamente la válvula de apertura y cierre del pitón, amerita bastante entrenamiento en simuladores) generando vapor de agua el cual comenzara la tarea de contracción muy lentamente, esto se debe realizar con sumo cuidado para no "perturbar" el equilibrio termal de la habitación ( en un fuego estructural podremos encontrar un desarrollo termal de más de 800ºC en los primeros minutos) ya que de romper el equilibrio térmico los Bomberos morirían calcinados debido a las altas temperaturas que descendieron por error operativo; también es muy importante señalar que esta mala maniobra de producir más vapor de agua que el mínimo aceptable produce el "efecto pistón" propagando las altas temperaturas y el fuego a otras habitaciones.

Por tales motivos estas técnicas primero intentan asegurar la posición defensiva y la integridad de la dotación más el ámbito donde trabajan, una vez logrado este objetivo, recién ahí y no antes, se procederá a tareas de extinción propiamente dicha pero gradualmente sin apresuramientos, ya que el vapor en esta etapa también puede perturbar la visibilidad de la habitación.

Dentro de la técnica podrán observar distintas aplicaciones según el desarrollo del incendio, volumen y configuración de la habitación, situaciones de exposición, cambiante y riesgosa hacia los bomberos frente al desarrollo del fuego, estas son:

1. Aplicación de chorro pulverizado en niebla y pulsaciones cortas (0,1 segundos) ataque ofensivo.
2. Ídem con pulsaciones largas (0,1 a 0,5 segundos) ataque ofensivo.
3. Aplicación con chorro pulverizado, barrido y pulsaciones largas, ataque defensivo/ofensivo.
4. Aplicación con chorro pulverizado "técnica de pintar" ataque ofensivo.
5. Aplicación de chorro directo con pulsaciones cortas, ataque defensivo.

A continuación se detalla cada aplicación:

IMPORTANTE: Como se menciona anteriormente el agua finamente pulverizada debe oscilar en los 0.3 mm de gota aproximadamente, en estos parámetros logramos óptimas condiciones de vapor; esto se logra mediante una lanza de spray (Fogfighter) para aplicar una fina niebla de agua dentro de la capa superior de gases calientes, mediante una serie de chorros cortos, utilizando una técnica de “pulsing” (pulsaciones cortas) en el surtidor. 

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El objetivo es evitar el contacto del agua con las superficies calientes (paredes y techos), y poner pequeñas cantidades de gotas directamente dentro de los gases, maximizando el efecto de refrigeración.

Esta aplicación evita la masiva expansión del vapor y otros problemas asociados con el ataque indirecto. Los gases de la combustión se contraen al ser refrigerados, creando un seguro y confortable ambiente para los bomberos que avanzaban dentro y antes de atacar la fuente principal del fuego. Idealmente las aplicaciones son dirigidas a prevenir cualquier ignición de los gases del fuego, apagando, mitigando y controlando los peligros asociados, flashoverbackdraft. El incendio es atacado posteriormente con la aplicación de chorros directos sobre los paquetes incendiados.

Este enfoque puede ser denominado como una “refrigeración de la capa gaseosa”, sin embargo si el operador de la lanza no está entrenado en la técnica 3DWF, entonces, una cantidad de agua puede impactar con las superficies calientes dentro del compartimiento, causando una repentina transformación en vapor súper calentado. Esto debe evitarse, ya que esta aplicación está más cerca del viejo ataque indirecto, con sus peligros asociados.

En primer término se recomienda seleccionar aquellos pitones cuyos consumos oscilen entre los 125 lpm a 300 lpm aproximadamente para líneas de mangueras de 2 pulgadas o 1 ¾ pulgadas, presurizarlos a no más de 7 Kg/cm2 e ir buscando parámetros de patrón de chorro de 45º a 60º de cono, una vez realizadas todas las preparaciones activarlos y como menciono ir observando cual pulveriza más fino; a partir de esta prueba pueden surgir los pitones que deseamos seleccionar para estos combates o al menos contar con aquellos más aptos. Inspeccionar el estado de la válvula de apertura y cierre, los movimientos de la boquilla y la turbina central en algunos modelos según los fabricantes, todos los movimientos deben funcionar muy bien para facilitar las tareas de selección de patrón y las maniobras de pulsación.

1. Se debe adoptar la elección de un pitón que pulverice finamente, con un patrón de chorro en un ángulo de 60º de cono y mayormente tomar como referencia un ángulo de 45º respecto de la horizontal del piso para dispararlo a las capas de gases, las pulsaciones no deben ser mayores a los 0,1 segundos, su objetivo enfriamiento "gradual" de la capa de gases súper calentados, lograr su contracción (en su evolución la capa de gases va inundando la habitación desde las partes altas hacia abajo, con la contracción logramos el efecto opuesto, los planos suben y permiten mejor visibilidad como así también descenso gradual de las temperaturas ambientes) evitar la auto ignición de los gases inflamables, asegurar el ambiente para los Bomberos, sus vías de escape, mayor visibilidad en el contexto, oportunidad de estudiar el ámbito y localizar otros focos e inclusive posibles víctimas.

2. Ídem sistema anterior y aplicable en ambientes o compartimientos internos de mayor volumen.

3. Esta aplicación es óptima cuando la capa de gases ya alcanza temperaturas de auto ignición de los gases combustibles (> 650ºC, monóxido de carbono, dióxido de azufre) y los bomberos observan llamas avanzando hacia ellos, se está desarrollando un importante volumen de fuego en los planos altos, mayormente este frente viene enmascarado por delante con trazas de humo negro, se puede observar detrás de las mismas una luminosidad naranja, en estos casos debemos prestar mucha atención pues podemos encontrarnos en la ruta de un rollover, necesitamos hacer una primera aplicación con barrido a los efectos de colocar un volumen de agua pulverizada un tanto superior al de los casos anteriores y en primer término frenar el avance de esas llamas que de no ser así atraparían a los bomberos, ya estamos en los inicios de la etapa evolutiva, pasando por sobre sus cabezas radiando altas temperaturas, en tal sentido como se verá en este caso se debe adoptar rápidamente un ataque defensivo, evitar la evolución de las llamas, su avance y desarrollo, para luego una vez contenido este avance, pasar a la etapa ofensiva como se detalla anteriormente. Estas técnicas ameritan un gran trabajo de entrenamiento, pueden aparecer situaciones que el Bombero del pitón debe rápidamente reaccionar y trabajar defensivamente para no ser víctima de las altas temperaturas del calor radiante.

4. Esta técnica se aplica luego de las técnicas de pulsaciones de ataque ofensivo en 3D y que hayamos logrado la contracción necesaria de la capa global de gases de la habitación, de esta manera ya comenzamos la extinción porque arrojaremos los chorros pulverizados sobre las paredes en proceso de inercia pirolítica para frenar la combustión, se aplica como si estuviéramos literalmente "pintando" habilitando y cerrando la válvula del pitón luego de cada pasada, esto a su vez nos permitirá ir avanzando sobre los focos estáticos primarios.

5. A lo largo de muchas situaciones de riesgo comentadas por los bomberos, existe una de tantas sumamente critica, cuando el grupo de Bomberos avanza por un pasillo o corredor, estos ámbitos son óptimos para la propagación convectiva de un fuego ya sea en la etapa pre o post flashover, en ambos casos tendremos el rollover por un lado o el flameover por el otro, es un importante volumen de llamas propagándose rápidamente por los planos altos, sobrecalentado las superficies dando comienzo al proceso pirolitico de los elementos combustibles de techos y paredes con importante radiación exotérmica descendente, en la gran mayoría de los casos estos eventos producen el atrapamiento y colapso de los Bomberos que se ven sorprendidos en su avance durante la búsqueda del cuarto incendiado, estas propagaciones desarrollan altas velocidades por los planos altos, o como comúnmente se menciona por encima de las cabezas. En situaciones de este tipo lo aconsejable para intentar minimizar el potencial avance de las llamas es aplicar chorros directos (sin pulverizar) en pulsaciones largas a lo ancho de todo el volumen de llamas, se recomienda un chorro directo para evitar producir más vapor que el deseado, debido que en esta situación es muy fácil de romper el equilibrio termal y ser víctima más rápido de lo pensado por la impericia en la maniobra, en estos casos también en forma "gradual" debemos ir modificando la situación, es conveniente siempre estar agazapados sobre los laterales del lugar bien pegados a la pared y ambos bomberos observando todos los cambios.

El conocimiento de estas tecnologías debe ir acompañado de un intenso entrenamiento y en la medida de lo posible en simuladores con fuego real, no obstante aquellos que tengan la responsabilidad de capacitar al personal deben ser Instructores calificados y con experiencia ya que los ejercicios a pesar de ocurrir en un simulador "son reales" y una mala maniobra puede provocar el efecto no deseado de un incidente, debemos estar muy atentos a este detalle y no aventurarse a realizar ejercicios que no dominamos.

Estas técnicas de aplicación que se presentan como “opuestas” a la de chorros directos se vienen desarrollando desde los últimos veinte años. Los proyectos de investigación del más alto nivel académico han buscado los pro y contra de ambas aplicaciones, inclusive con la aplicación de distintas técnicas de ventilación.

Las distintas condiciones en que se presente un incendio real, serán las que determinen las ventajas de una forma sobre otra, sin embargo el ataque directo en 3D es una de las técnicas más logradas y con posibilidades de acercamiento al fuego, teniendo como prioridad generar un acercamiento seguro, minimizando los riesgos para los Bomberos dentro de los recintos reduciendo la probabilidad de eventos no deseados como los que a continuación se detallan.

Descarga disruptiva

La descarga disruptiva es un asesino significativo de bomberos, en la estadística registrada entre 1985 y 1994 se observó un total de 47 bomberos caídos en los EE.UU. 

El termino descarga disruptiva fue introducido por el científico Británico P.H.THOMAS en los años 60, esta definición fue utilizada para describir el crecimiento súbito del fuego hasta alcanzar el incendio total del compartimiento. 

THOMAS dio a conocer esta teoría en una publicación Británica por el año 1967; el centro de investigación del fuego del Reino Unido situado en Boreham dio a conocer que la descarga disruptiva era la fase final de una serie de sucesos que finalizaban en el desarrollo rápido del incendio o propagación súbita:

1- ignición de los gases súper calentados en una barrera horizontal (zona de presión positiva) resultado de la pirolisis de los materiales combustibles súper calentados del recinto.

2- Radiación descendente de las llamas en la barrera horizontal debajo del techo y su aceleración del fuego.

3- Puede producirse una súbita descarga disruptiva “explosiva” por rotura o fractura de alguna abertura ventilando el recinto.

Descarga disruptiva (según la ISO) 

Es la transición rápida a un estado de propagación total de un fuego de todos los materiales combustibles dentro de un compartimiento.

Descarga disruptiva (en el Reino Unido) 

Durante un fuego en un compartimiento, al llegar a la etapa de radiación termal a consecuencia de las llamas en el humo o gases súper calentados, los componentes combustibles del recinto, comenzaran a desprender gases de combustión producto de la pirolisis, estando presente la fuente de ignición al llegar a los porcentajes de la gama de inflamabilidad dará lugar a una repentina transición sostenida en un incendio completamente desarrollado.

Flashover pobre

El incendio se origina generalmente en la parte inferior de la habitación, como consecuencia de los gases de pirolización de los materiales adyacentes y de una combustión incompleta debida al progresivo empobrecimiento del oxígeno del recinto, se genera bajo el techo una masa de gases calientes inflamables.

Esta masa gaseosa se va haciendo más inflamable a medida que la aumenta la temperatura y la concentración de gases que no se quemaron en la combustión; pronto alcanza el límite inferior de explosividad (LIE) y este colchón de gases calientes se inflama.

Esta combustión suele ser breve (5-10 segundos) y poco violenta (1 kPa de sobrepresión) y generalmente sucede antes de la llegada de las dotaciones de bomberos. A partir de este momento volvemos a tener una mezcla pobre, pero que ha consumido el oxígeno del recinto, el calor generado y el crecimiento del fuego de origen generan un rápido incremento de la temperatura de la habitación que aumenta la producción de gases de pirolisis procedentes de los diferentes materiales del recinto (mobiliario, pinturas, otros etc.) y que deriva en la intensidad del incendio.

Las llamas consumen rápidamente el oxígeno que queda y la mezcla de gases comienza de nuevo a enriquecerse; si la ventilación es pobre las llamas iran reduciendo sus dimensiones hasta acabar en pocos minutos en estado de latencia (arder sin llama).

Flashover rico

Si el aire entrante encuentra una masa de gases ricos de combustión se puede desencadenar un flashover, esta entrada de aire puede ser causada por un grupo de bomberos entrando en el recinto o por la rotura de una ventana. Sera difícil predecir si un flashover rico será tenue o explosivo.

Hay 2 tipos de flashover ricos, el caliente y el retrasado

En el caso del falshover rico caliente, si la temperatura de los gases está por encima de su temperatura de ignición, los gases se inflamaran instantáneamente al contacto con el aire sin necesidad de una fuente externa de ignición; esta combustión suele ser espectacular (2 kPa de sobreprecio) y grandes llamas afloraran por las aberturas, sin embargo desaparecerá si volvemos a cerrar los huecos de ventilación.
Este tipo de Flashover es fácil de manejar, bien cerrando la ventilación, o mediante un ataque con agua pulverizada, en un primer momento las llamas solo aparecerán en las inmediaciones del hueco donde se produce la mezcla exterior, pero gradualmente Irán penetrando en el recinto hasta ocupar todo su volumen.

El flashover rico retrasado se origina cuando no hay una fuente de ignición desde un principio, y los gases tienen tiempo para mezclarse con el aire y hacer que la mezcla entre dentro de su rango de inflamabilidad, las consecuencias pueden ser de mayor gravedad.

La fuente de ignición del flashover más común es el fuego inicial, si este está ubicado cerca de la entrada de aire la mezcla se inflamara desde el comienzo y tendrá poca violencia, pero por el contrario cuando el fuego se encuentra en el fondo de la habitación, el aire se mezclara libremente con los gases antes de que la mezcla inflamable alcance la fuente de ignición, en este caso la mezcla de gases inflamada será mayor que en los casos anteriores y el aumento de temperatura y la fuerza de expansión de los gases será mucho mayor (hasta 10 kPa.)

Backdraft (explosión de humos)

Es una explosión de violencia variable causada por la entrada repentina de aire en un compartimiento que contiene o a contenido fuego, y donde se ha producido la suficiente cantidad de humo (gases súper calentados de combustión) a consecuencia de la combustión incompleta del incendio en su etapa de arder sin llama por deficiencia de oxígeno.

En consecuencia al acudir los bomberos a un incendio que se encuentre a los finales de la etapa de combustión libre y comienzo de la etapa de arder sin llama o en su desarrollo corren serios riesgos de enfrentar estas explosiones de humo o backdraft.

En la etapa de arder sin llama en el ambiente como se explica, encontraremos debido a la combustión incompleta, el intenso calor de la etapa de combustión libre y las partículas libres no quemadas de carbono más los gases inflamables como el CO (monóxido de carbono) y el SO2 (dióxido de azufre) están preparados para estallar en una intensa e instantánea combustión cuando el ambiente sea ventilado y se incorpore oxígeno.

Por parte de los bomberos una ventilación inadecuada puede desatar este fenómeno calificado como explosión por su velocidad y destrucción.

Es sumamente importante entrenar muy bien a todos los Bomberos y Brigadistas en las maniobras explicitadas, ya que ellas ayudaran a anticiparnos a los cambios del proceso del incendio y a lograr rescates y extinciones exitosas, con total control de la situación, minimizando los riesgos.

Fuente: www.sobreincendios.com