José L. Torero BRE Centre for Fire Safety Engineering The University of Edinburgh

1. Sistemas activos de control y extinción como complemento a la respuesta de los Servicios de Bomberos José L. Torero BRE Centre for Fire Safety Engineering The University of Edinburgh Edinburgh, EH9 3JL United Kingdom

2. Evolución de un Incendio

3. El Incendio Desarrollado • Inicialmente un incendio puede describirse con un modelo de dos zonas • Cuando todo el compartimiento queda envuelto la generación de calor queda descrita por una sola zona • La transición se llama “Flashover” • En este caso la capacidad del incendio para succionar aire controla la generación de calor

4. H TU VS VS TS Ta Po Compartimiento Presión Hidrostática Pi

5. El Calor Generado • Por lo general “Q” se obtiene de manera empírica Se puede encontrar en tablas pero solo para algunos combustibles simples, Ej.. líquidos Se puede encontrar en tablas para algunas condiciones particulares

6. El Calor Generado • Calor generado se obtiene a base de medidas de consumo de oxigeno

7. El Calorímetro de Cono (ASTM E 1354 )

8. Gasolina

9. Calor de Combustión • Metano 50.0 J/kg • Gasolina 43.7 J/kg • Polyetileno 43.3 J/kg • Polypropileno 43.0 J/kg • PMMA 24.9 J/kg • PVC 16.4 J/kg • Madera 13-15 J/kg

10. Las Aplicaciones Reales • Calorímetros a Gran Escala • Factory Mutual • Underwriters Laboratories • BRE

11. Sillón (II)

12. Cama Camarote • Datos de “Fire on the Web” (www.bfrl.nist.gov)

13. Colchón

14. El Calor Generado Se puede encontrar en tablas pero solo para algunos combustibles simples, Ej.. líquidos Como se calcula?

15. 1 2 3 4 Q tg RELEASE RATE to tbo TIME Funciones de Generación de Calor Pre-Flashover

16. Incendio de Diseño • El calor generado puede ser representado de manera simple

17. RELEASE RATE 1 2 3 4 Q tg to tbo TIME Caracterización Común de Incendios • Polinomio • Exponencial

18. Resumen • El periodo de pre-flashover es el periodo critico para los cálculos asociados a la extinción • Ignición • Propagación de llama • Calor generado

19. Mecanismos de Extinción

20. Combustion Zona de Reacción Transporte de Combustible Transporte de Oxigeno Combustible

21. Reacción Química • La reacción química depende de: • Energía generada: DHC • Concentración de oxigeno: YO2 • Concentración de Combustible: YF • Temperatura: T

22. Como Extingo? • Reduzco la Temperatura: T↓ • Reduzco concentración de oxigeno: YO2↓ • Reduzco el suministro de combustible: YF↓

23. Diluye el oxigeno Dilución Enfría el gas Reduce la cantidad de combustible

24. Resumen • Los sistemas de extinción trabajan en base a diferentes mecanismos • La selección debe hacerse de manera tal que se aproveche al máximo la capacidad de extinción de un agente

25. Extinción • Rociadores • Brumas • Gases • Espumas & Películas • Polvos Químicos • Basado en NFPA 13

26. Sistemas a Base de Agua • Trabajan en base a absorber el calor y desplazar el oxigeno • Rociadores • Sistemas simples, bajo costo de instalación y mantenimiento • El principio de funcionamiento es mojar el combustible adyacente al incendio • Es una técnica de control no de extinción • Altas descargas de agua ~ 0.25 lt/m2s • Brumas (Water Mists) • Descarga de agua controlada ~ 0.00025 lt/m2s • Alta penetración debido a la elevada presión de operación • Mas complicados que los rociadores

27. Rociadores Agua Estructura Fusible Deflector

28. Brumas • Operación es similar a la de los rociadores

29. Espumas y Películas • Aplicaciones Limitadas • Combustibles Líquidos • Protección de estructuras • Es necesario producir una película que se propaga a través del combustible. • Por lo general la composición química incluye flúor o cloro • Ej. Espumas AFFF

30. Mecanismos • Separa al combustible del oxigeno • Reduce la temperatura (menor)

31. Polvos Químicos • Generalmente solo permiten una descarga • Reducida penetración • Trabajan absorbiendo el calor – Son poco eficientes • Extinción química solo se da en caso que el agente tenga algún “halógeno” • Pueden ser corrosivos

32. Gases • Alta efectividad • Químicamente activos – Ej. Halones • Baja Efectividad • Químicamente Inertes – Extinción por reducción de la concentración de oxigeno o por enfriamiento (CO2, FM 200, Inergen, etc.) • Ventajas • No hay necesidad de limpieza después del uso, fácil de almacenar, bajo peso/volumen, alta penetración, no conducen electricidad, no son corrosivos.

33. Necesitan mantener una concentración mínima

34. Mecanismos de Extinción • El mas efectivo es la inhibición química • Los Halones son muy efectivos atacando las reacciones de iniciación de la combustión: “chain branching”

35. Halones • Nomenclatura C F Cl Br I Halon 1301 1 3 0 1 CF3Br Halon 1011 1 0 1 1 CH2ClBr Halon 2402 2 4 0 2 C2F4Br2

36. Por que son tan efectivos los Halones? Combustión del Metano Halon 1301 + Calor

37. Por que los Halones son un Problema al medio Ambiente?

38. Resumen • Hay muchos agentes de extinción • Cada agente tiene ventajas y desventajas • Quienes son Agentes Limpios: • Rociadores • Brumas • Gases químicamente inertes

39. Activación

40. Evolución de un Incendio

41. Tiempos • El sistema tiene que abrirse lo suficientemente rápido para lograr controlar el incendio • El tiempo de activación es MUY importante

42. Tipos de activación • Activación por sensor térmico • Se basa en la transferencia de calor entre los gases calientes y el “detector” • Depende de la temperatura y la velocidad local de los gases • Activación por detección de humo • Se basa en un detector de humo: ionización o fotoeléctrico • Sensor térmico es automático vs. detección de humo es manual

43. r g,cg g,pl H Sensor “Térmico” Posición del Rociador

44. Parámetros del gas - Tg, ug • Correlaciones de Alpert Temperatura Velocidad

45. Tipos de Detectores • De Temperatura de Activación • Valores típicos Tact~60oC • De Gradiente de Activación • Valores típicos: dTact/dt: 8.3ºC /min

46. Sensor de “Térmico” • Ventajas: • Fiable • No requiere verificación • Desventajas: • Activación lenta • Velocidad de activación depende la tecnología utilizada

47. Sensor de “Humo” • Activación es casi inmediata • Alta eficiencia • Tiempo de activación casi-independiente de la tecnología • Ventajas: • Rapidez • Desventajas: • Falsas alarmas • Requiere verificación

48. Brumas – Water Mist

49. Condiciones de Operación • Agua: • Diámetro de gotas: 100 – 400 mm (Rociadores: 1 - 2 mm) • Masa de Agua: 5 – 10 lt/min (20-40 gpm) (Rociadores: 400 lt/min (100 gpm)) • Presión: 10-70 bar (150 – 1000 p.s.i.) (Rociadores: 1.5 bar (20 p.s.i.)

50. Penetración • Sistema genera alta velocidades que permiten penetración en zonas cubiertas