¿Por qué son peligrosos los incendios debidos al Smouldering o combustión sin llamas?

(Artículo publicado en la Revista Obras Urbanas número 57)

Antonio Galán Penalva. Consultor de Seguridad contra Incendios.

Introducción

El smouldering es la causa más habitual de muerte en los incendios residenciales y las pérdidas económicas que causa producen unas pérdidas en la propiedad próximas a los 350 millones de dólares al año sólo en Estados Unidos.

La mayor toxicidad asociada a los humos procedentes de esta forma de combustión incompleta y la mayor facilidad de propagación son factores que han puesto en alerta a las autoridades de algunos países.

Los datos disponibles a día de hoy, deben ser tratados y analizados con mucha precaución ya que los ensayos llevados a cabo en las investigaciones proceden de situaciones análogas pero en diferentes condiciones. En este tipo de experimentos, el flujo de oxígeno junto con su movimiento dentro del material, tienen un papel muy relevante en la propagación del smouldering.

¿Qué es el smouldering?

El smouldering es una combustión sin llama. Técnicamente, es una reacción de combustión superficial heterogénea que se propaga, bajo ciertas condiciones, a través del interior de los sólidos combustibles porosos.

Es importante no confundir el smouldering con una combustión incandescente o glowing combustion. La diferencia reside en que la reacción de smouldering no produce luz visible mientras que la combustión incandescente o glowing produce luz en la zona de combustión.

Su reacción es lenta, no se requieren altas temperaturas y lo más importante que la caracteriza, se produce sin llamas. La reacción se mantiene debido al calor producido cuando el oxígeno ataca directamente a la superficie de un combustible en fase condensada.

El smouldering es un proceso que constituye un riesgo de incendio importante por dos motivos:

• Produce una mayor transformación de un combustible a compuestos tóxicos en comparación con una llama.

• Proporciona una ruta para que la inflamación del combustible pueda ser iniciada por fuentes de calor mucho más débiles que una llama.

Son muchos los materiales sólidos los que son susceptibles de poder sufrir reacciones de smouldering, algunos ejemplos son: carbón, algodón, polvo, papel, turba, humus, madera, paneles de fibras orgánicas, espumas sintéticas o polímeros carbonizados, entre otros.

La ignición del smouldering requiere del aporte de un flujo de calor al sólido, este aporte incrementa la temperatura del sólido desencadenando primero las reacciones de degradación térmica (principalmente pirolisis endotérmica) y más tarde la oxidación hasta que la liberación del calor por oxidación es suficiente para regular el calor requerido para la propagación.

El calor liberado en las reacciones es parcialmente transferido por conducción, convección y radiación por delante de la reacción y parcialmente perdido en el medio. El oxidante es transportado a la zona de reacción mediante difusión y convección para alimentar las reacciones de oxidación. Una vez se produce la ignición, la reacción del smouldering avanza gradualmente a través del material.

Los dos factores limitantes de la propagación del smouldering son el flujo del oxidante y las pérdidas de calor en la zona de reacción.

La temperatura, la propagación y el calor liberado durante el proceso de smouldering son inferiores en comparación con la combustión de llama de un sólido. Debido a su baja temperatura, el smouldering es una reacción de oxidación incompleta y por tanto emite una mezcla de humos y partículas tóxicas, asfixiantes e irritantes en una cantidad mucho mayor que los incendios con llamas.

Relación entre los incendios y el smouldering

El smouldering puede darse en diferentes escenarios y situaciones, siendo cada una ellas independientes entre sí. Seguidamente se muestran los diferentes ámbitos en los que puede aparecer un incendio debido al smouldering.

• Construcción

Durante el año 2001, hubo 31,200 incendios debido al smouldering  produciendo un daño en la propiedad de 386 millones de dólares sólo en los Estados Unidos.

• Industria aeroespacial y aeronáutica

Ambos sectores sufre muchos incidentes debidos al smouldering cada año pero la mayoría de ellos no llega más allá del punto de inicio debido a que son detectados a tiempo. No obstante, en algunas ocasiones han sucedido accidentes debido a este tipo de fenómeno como por ejemplo el vuelo de la compañía Swissair en 1998.

• Incendios forestales

Las consecuencias de este tipo de incendios tienen su consecuencia en el paisaje y provocan severos daños en el suelo afectado, ya que el calor prolongado puede matar las raíces, semillas y plantas.

• Incendios subterráneos

Los incendios con smouldering de turba y carbón pueden penetrar muchos metros de profundidad por debajo del suelo y causar grandes perturbaciones en la química atmosférica global. La combustión de las capas subterráneas pueden duran largos periodos de tiempo. En el año 2009, se declaró un incendio subterráneo en el Parque Nacional de la Tablas de Daimiel a causa de la autocombustión de los terrenos secos antes inundados.

Regulación sobre el smouldering

En España hasta la fecha, la evaluación del proceso del smouldering solamente es considerado por las normas dedicadas al mobiliario. El Código Técnico de la Edificación (CTE DB SI) recoge la obligatoriedad de ensayar bajo las normas UNE-EN 1021-1 “Valoración de la inflamabilidad del mobiliario tapizado. Parte 1: Fuente de ignición: cigarrillo en combustión” y UNE-EN 1021-2 “Valoración de la inflamabilidad del mobiliario tapizado. Parte 2: Fuente de ignición: Llama equivalente a una cerilla” las butacas y asientos fijos tapizados que hayan sido instalados en cines, teatros, auditorios, salones de actos, etc, es decir, edificios y establecimientos de uso de pública concurrencia.

A día de hoy y a nivel europeo, se ha aprobado en el seno de CEN la norma EN 16733:2016 para determinar la propensión de un producto constructivo para experimentar el proceso de smouldering. Está previsto que en el futuro este tipo de combustión sea incluida en el sistema europeo de clasificación de reacción al fuego (UNE-EN 13501-1, Euroclases). La fecha de publicación de esta norma está prevista para noviembre del 2016. El comité encargado de su desarrollo ha sido el CEN/TC 127 “Fire Safety in buildings”.

Smouldering y aislamiento

Los materiales más usados para llevar a cabo investigaciones y ensayos para la evaluación del smouldering han sido históricamente la celulosa y la espuma flexible de poliuretano empleada en relleno de mobiliario y colchones.

Por otro lado, la espuma rígida de poliuretano (la que se emplea como material aislante) no sufre smouldering ya que es un producto de celda cerrada, es decir que no es poroso, una característica fundamental para que ocurra este fenómeno. Por ello, no se debe confundir la espuma rígida de poliuretano con otras aplicaciones de espuma flexible de poliuretano con celda abierta.

Otros productos aislantes como las espumas de poliestireno tampoco se ven afectados por el smouldering, al ser también de celda cerrada.

Sin embargo, las lanas minerales son susceptibles de sufrir este proceso y en concreto se han producido incendios con smouldering en fábricas de lana mineral, en la construcción de edificios y en los laboratorios. El smouldering sobre lana mineral se puede apreciar en un rango de temperaturas entre 600ºC y 900ºC cuando previamente la superficie ha sido expuesta durante un tiempo a unas temperaturas comprendidas entre 300ºC y 400ºC. Con estos datos, se puede concluir que algunos de los aislamientos denominados “no combustibles”, a base de fibras y clasificados A1 bajo determinadas condiciones no son capaces de resistir el smouldering.

Ante este escenario de riesgo, es necesario tomar un nuevo y diferente punto de vista tanto a nivel regulador, como a nivel asegurador. Por ello, la necesidad de incorporar al sistema de clasificación europeo herramientas para poder conocer y evaluar el riesgo de incendio de un producto, incluyendo este importante parámetro.

Conclusiones

• Se debería tener en cuenta en la evaluación del riesgo de incendio de los recintos, los incendios debidos al smouldering.

• Es necesario disponer de un sistema de clasificación de reacción al fuego que tenga en cuenta el proceso de smouldering, ya que queda demostrado que algunos productos clasificados A1 (no combustibles) pueden presentar este tipo de combustión.

• Es necesario realizar investigaciones sobre el smouldering ya que es proceso muy complejo que está muy poco estudiado en muchos de los materiales que son susceptibles de sufrirlo.