Termodinámica de los incendios
Por Pablo Viadas

Aún no se extingue en el recuerdo de la ciudad de México lo sucedido en el bar Lobohombo.
Las escenas de destrucción y tragedia pasaron directamente del lugar al hogar de los televidentes, y desde entonces muchos de nosotros aprendimos, al llegar a cualquier sitio público, a leer las recomendaciones de seguridad que se encuentran en algunos vestíbulos de edificios públicos, a pensar en una posible ruta de escape y a buscar la salida de emergencia.

La termodinámica de cada incendio tiene un comportamiento singular, dependiendo del ámbito en el que se desarrolle.

Un incendio descontrolado puede destruir el más formidable edificio. Pero el culpable no es sólo el fuego, el diseño es aún más decisivo.

Sin embargo, se pueden encontrar algunas características comunes que permiten su clasificación y análisis, las cuales son de gran utilidad para el constructor, que no debe perder de vista que el fuego puede «construir» verdaderos hornos de alta temperatura que destruyan la capacidad portante de la estructura.

Tres factores son importantes para su desarrollo:

  1. Los materiales combustibles: mobiliario, revestimientos, equipo electrónico conectado a instalaciones eléctricas sobrecargadas o materiales inflamables descuidadamente almacenados.
  2. La ventilación. Dependiendo de la cantidad de aire disponible, determina la viveza del fuego y una lenta o rápida combustión.
  3. La disipación del calor. Este es el factor más peligroso; si el calor no se disipa rápidamente por una adecuada ventilación, la temperatura puede dañar la estructura y ocasionar derrumbes.

El comportamiento de la ventilación es fundamental para el escalamiento de la temperatura. La cantidad de aire de que pueda disponer un incendio es determinante en su comportamiento, pero el grado que alcance la temperatura dependerá de la rapidez con que pueda disiparse el calor.

En otras palabras, una combustión lenta, pero donde el calor no logre disiparse, creará condiciones catastróficas. En primer lugar, los componentes metálicos de la estructura perderán su capacidad portante.

Como segundo punto, y no menos importante, crea condiciones para que se desarrollen fenómenos flamígeros muy peligrosos para el personal que combate el incendio, pues el estado natural de la materia se habrá roto al entrar en ignición, y si de pronto se recibe una provisión de aire, tendremos una ignición de rápido desarrollo con posibles resultados explosivos.

Un cuadro menos maligno se presentará en un incendio vivo donde el calor se disipe rápidamente, como en un fuego abierto, que concluirá en cuanto acabe su provisión de combustible. Existirán más probabilidades de salvar la estructura con un menor daño, y el personal de bomberos correrá menos peligro.

Finalmente, el desarrollo del incendio dependerá del diseño de la estructura, su grado de ventilación y, con ello, su capacidad de disipación térmica, lo inflamable de los contenidos y el material de construcción.

Estructura de acero o de concreto

No es la intención de este artículo revivir la vieja polémica de las estructuras de acero contra las de concreto, pero algo muy claro es que las estructuras de acero son más vulnerables a un incendio de altas temperaturas que las estructuras de concreto.

Una de las tragedias impactantes vividas en la ciudad de México se registró cuando el edificio de las tiendas Astor se derrumbó durante un incendio. Se trataba de una estructura con entrepisos a base de viguetas de acero IPR y bovedillas de ladrillo, un sistema constructivo típico de principios del siglo XX.

El incendio en un lugar cerrado se conformó en un horno de alta temperatura donde el acero se reblandeció y cedió bajo el peso de la estructura. Muchos bomberos quedaron sepultados en las ruinas ardientes.

Lo grave en las estructuras de acero es que, en un incendio donde se presenten condiciones de alta temperatura, este material será menos resistente que incluso la madera.

Las vigas de madera deberán consumirse en una gran sección antes de ceder bajo las cargas; el acero, en cambio, empezará a volverse maleable conforme se eleve la temperatura.

Si por desgracia se tratara de una habitación cerrada donde el incendio creara un horno, la temperatura se irradiaría por toda la estructura de acero, y si el incendio no se controlara prontamente, gran parte de la estructura cedería, aun cuando faltara mucho para una temperatura que pudiera considerarse de fusión.

Este fenómeno se presentó con frecuencia durante la segunda guerra mundial, cuando curiosamente los edificios más recientes, construidos con estructuras de acero, terminaban en un montón de ruinas, y los más antiguos, dotados con entrepisos de vigas de madera, tardaban más en ceder. Incluso lo «hacían en orden», es decir, los niveles se consumían uno por uno, dando tiempo a los bomberos a salvar algunos. Pero los que no se podían salvar permanecían con las fachadas dramáticamente en pie y el interior hueco, como es posible observar en muchas fotos de la época.

Huracán de Fuego

El más devastador fenómeno flamígero es el Huracán de Fuego, también llamado Tormenta de Fuego. El ejemplo más terrorífico de este siniestro ocurrió cuando la Fuerza Aérea de Estados Unidos bombardeó con cargas incendiarias la ciudad de Tokio la noche del 9 de marzo de 1945, dejando más víctimas que con la bomba atómica lanzada meses después sobre Hiroshima.

El fenómeno es aterrador; sucede cuando varios incendios contiguos disponen de combustible –en este caso las casas de madera– y, al unirse logran que el aire recalentado se eleve por encima de las llamas. Esto provoca un efecto de aspiración que toma aire del entorno rico en oxígeno, activando aún más el incendio.

Este aire se calienta y sale como una columna ardiente por arriba. La reacción crea un ciclo de succión-expulsión, cuyo efecto al ras del suelo es un vendaval que sopla con fuerza arrastrando todo hacia las llamas, de ahí su nombre.

El fenómeno logra una combustión muy eficiente, que no termina hasta haber consumido la última partícula de material inflamable.

Más recientemente, un incendio de esta índole se presentó como consecuencia del terremoto de Kobe, al fracturarse las tuberías de gas de la ciudad y generarse un incendio que alcanzó la multitud de casas de madera de los barrios residenciales.

Pero durante la catástrofe de las Torres Gemelas, se sentó el precedente de una Tormenta de Fuego en un edificio. De nuevo el incendio fue alimentado por la parte de abajo con aire rico en oxígeno, que era desalojado por la parte superior en nubes ardientes. Las paredes de cristal templado del edificio fungieron como las paredes contenedoras de un horno, y las decenas de toneladas de gasolina de cada avión como su casi inagotable reserva de combustible. Dos semanas después del siniestro, las ruinas estaban 60 grados centígrados más calientes que los edificios de alrededor.

Backdraft

Sin embargo, la tormenta de fuego es un fenómeno masivo que requiere grandes cantidades de combustible. Los bomberos se enfrentan cotidianamente contra monstruos más comunes y poseedores de mayor saña asesina. Uno de éstos es el Backdraft.

Este fenómeno se da cuando una habitación en llamas ha agotado su comburente, o sea el oxígeno. El combustible (por ejemplo, el mobiliario) ha alcanzado altas temperaturas y la habitación está colmada de un humo espeso «hambriento» de oxígeno.

Una súbita corriente de aire rico en oxígeno –al abrir una puerta, por ejemplo– puede de-sencadenar una llamarada muy intensa, como el chorro de un lanzallamas.

Flashover

Más mortal aún es el Flashover, pues mientras que el Backdraft es el monstruo detrás de la puerta, el Flashover puede desarrollarse sobre la cabeza de los bomberos casi de manera inadvertida.

Existen muchas variantes de este fenómeno, y el término Flashover se aplica a varias situaciones de gases recalentados que explotan súbitamente. Podríamos describirlo como una nube de gases incandescentes que se desarrolla por encima de las llamas, pero queda contenida en el plafond sin posibilidad alguna de circular.

Este humo lleno de partículas y gases semiconsumidos está ávido de oxígeno para concluir su combustión. Lo grave es que la inercia entre el estado de combustión de la materia se ha roto, por lo que el oxígeno desencadenará rápidamente un fuego.

Mientras los bomberos ya sofocan las llamas en la base, este mortal humo se acumula bajo el cielo raso y a veces se embosca entre los falsos plafones de las oficinas. Sólo un poco de aire bastará para hacerlo estallar en una llamarada explosiva, por ejemplo, cuando alcance el nivel de la puerta o cuando alguien abra o rompa una puerta o una ventana.

Es un fenómeno siniestro y avisa su formación con pequeñas llamaradas que caracolean entre el humo espeso. Una forma eficaz de combatirlo es disparando agua en forma de rocío hacia el techo, tanto para enfriar el humo mortal como para que el vapor resultante desplace y disperse este peligroso enemigo.

Otra forma de prevenirlo es abriendo orificios en el techo para que el humo y el calor escapen y se reduzca así la temperatura del incendio.

Prevención

Estos fenómenos se presentan con más frecuencia en sitios mal ventilados, lugares estrechos o que sufrieron modificaciones por personal poco preparado o irresponsable.

Pero en realidad, nada está a salvo de un incendio. En vez de alejarlo de nuestra mente, debemos, al diseñar un ámbito, pensar en la posibilidad de una conflagración.

Un sitio potencialmente peligroso son las oficinas de lujo en edificios altos. Lugares conformados como laberintos, colmados de cosas inflamables, instalaciones eléctricas improvisadas y sobrecargadas. Lugares de difícil acceso y, sobre todo, difícil desalojo, con escaleras de urgencia mal adecuadas.

Un ejemplo alentador de la tragedia del 11 de septiembre en el World Trade Center fue que, gracias a la lección del atentado de 1993, las escaleras de emergencia estaban perfectamente adecuadas y todo el personal había practicado el desalojo de urgencia. De esta forma se desalojaron los edificios en una hora, reduciendo el número de víctimas a 3 300 aproximadamente, en un lugar donde la cantidad de personas que trabajaban representaba diez veces ese número.

Además, el inicio del siglo XXI debe añadir un factor más a las consideraciones del diseñador: el incendio intencional. Más temprano que tarde, la globalización del terrorismo puede someter nuestra edificación, literalmente, a la prueba de fuego.

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