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Combustibilidad e inflamabilidad

propiedad física

Un material combustible es un material que puede arder (es decir, sostener una llama) en el aire bajo ciertas condiciones. Un material es inflamable si se enciende fácilmente a temperatura ambiente. En otras palabras, un material combustible se enciende con cierto esfuerzo y un material inflamable se incendia inmediatamente al exponerse a las llamas.

Horno de eje vertical DIN4102 Clase de inflamabilidad B1 en Technische Universität Braunschweig, Alemania
Portamuestras para horno de eje vertical DIN4102 Clase de inflamabilidad B1
El pictograma internacional para productos químicos inflamables.
Aparato de prueba alemán para determinar la combustibilidad en la Technische Universität Braunschweig

El grado de inflamabilidad en el aire depende en gran medida de la volatilidad del material; esto está relacionado con la presión de vapor específica de su composición, que depende de la temperatura. La cantidad de vapor producido se puede mejorar aumentando la superficie del material que forma una niebla o polvo. Usando como ejemplo la madera. El polvo de madera finamente dividido puede sufrir llamas explosivas y producir una onda expansiva. Un trozo de papel se prende fuego con bastante facilidad. Un escritorio de roble pesado es mucho más difícil de encender, aunque la fibra de madera es la misma en los tres materiales.

Hasta mediados del siglo XVIII, se daba por hecho que el material "desaparecía" cuando se quemaba, ya que solo queda la ceniza. La masa original de material inflamable y la masa de oxígeno necesaria para las llamas son iguales a la masa de los productos de la llama (cenizas, agua, dióxido de carbono y otros gases). Antoine Lavoisier afirmó que Nada se pierde, nada se crea, todo se transforma, lo que más tarde se conocería como ley de conservación de la masa. Lavoisier utilizó el hecho experimental de que algunos metales ganaban masa cuando se quemaban para respaldar sus ideas.

Definiciones

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Históricamente, inflamable y combustible significaban capaz de arder.[1]​ La palabra "inflamable" vino del latín inflammāre = "prender fuego".[2]​Se puede pensar erróneamente que la palabra "inflamable" significa "no inflamable".[3]​[4]​[5]​ Los antónimos de "inflamable" incluyen: no inflamable, no inflamable, incombustible, no combustible, no inflamable e ignífugo.

Inflamable se aplica a materiales combustibles que se encienden fácilmente y, por lo tanto, son más peligrosos y están más regulados. Los materiales que se encienden con menos facilidad y que se queman con menos fuerza son combustibles. Por ejemplo, en Estados Unidos los líquidos inflamables, por definición, tienen un punto de inflamación inferior a 100 grados Fahrenheit (37,8 °C) —donde los líquidos combustibles tienen un punto de inflamación superior a 100 grados Fahrenheit (37,8 °C). Los sólidos inflamables son sólidos que son fácilmente combustibles o que pueden provocar o contribuir al incendio mediante la fricción. Los sólidos fácilmente combustibles son sustancias en polvo, granulares o pastosas que se encienden fácilmente por contacto breve con una fuente de ignición, como una cerilla encendida, y propagan la llama rápidamente.[6]​ Las definiciones técnicas varían entre países, por lo que las Naciones Unidas crearon el Sistema Globalmente Armonizado de Clasificación y Etiquetado de Productos Químicos, que define la temperatura del punto de inflamación de los líquidos inflamables entre 0 y 140 grados Fahrenheit (60,0 °C) y líquidos combustibles entre 140 grados Fahrenheit (60,0 °C) y 200 grados Fahrenheit (93,3 °C).[6]​

Inflamabilidad

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La inflamabilidad es la facilidad con la que una sustancia combustible puede encenderse, provocando un incendio o una combustión o incluso una explosión. El grado de dificultad necesario para provocar la combustión de una sustancia se cuantifica mediante ensayos de fuego. Las calificaciones obtenidas se utilizan en códigos de construcción, requisitos de seguros, códigos contra incendios y otras regulaciones que rigen el uso de materiales de construcción, así como el almacenamiento y manipulación de sustancias altamente inflamables dentro y fuera de estructuras y en el transporte terrestre y aéreo. Por ejemplo, cambiar una ocupación alterando la inflamabilidad de los contenidos requiere que el propietario de un edificio solicite un permiso de construcción para asegurarse de que la base general de diseño de protección contra incendios de la instalación pueda tener en cuenta el cambio.

Clasificación de inflamabilidad

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El gobierno de EE. UU. utiliza el estándar del Sistema de Identificación de Materiales Peligrosos (HMIS) para las clasificaciones de inflamabilidad, al igual que muchas agencias reguladoras de EE. UU. y también la Asociación Nacional de Protección contra Incendios de EE. UU. (NFPA).

Las calificaciones son las siguientes:

Clasificación Grado de inflamabilidad Ejemplos
0 Materiales que no se queman agua
1 Materiales que deben precalentarse antes de encenderse. aceites lubricantes, aceites de cocina
2 Materiales que deben calentarse moderadamente o exponerse a temperaturas ambiente relativamente altas antes de encenderse. diésel
3 Líquidos y sólidos que pueden encenderse en casi todas las condiciones de temperatura. gasolina, acetona
4 Materiales que se vaporizan rápidamente a presión atmosférica y temperaturas normales, o se dispersan fácilmente en el aire y se queman fácilmente. gas natural, propano, butano

Ejemplos de sustancias inflamables

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Las sustancias inflamables incluyen, entre otras:

Ejemplos de líquidos no inflamables

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Inflamabilidad de la tela

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Los textiles ligeros con superficies porosas son los tejidos más inflamables.[7]​ La lana es menos inflamable que el algodón, el lino, la seda o la viscosa (rayón).[7]​[8]​ El poliéster y el nailon resisten la ignición y se derriten en lugar de incendiarse.[7]​[8]​ El acrílico es la fibra sintética más inflamable.[7]​

Pruebas

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Se puede realizar una prueba de fuego para determinar el grado de inflamabilidad. Los estándares de prueba utilizados para hacer esta determinación:

Combustibilidad

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La combustibilidad es una medida de la facilidad con la que una sustancia estalla en llamas, mediante fuego o combustión. Esta es una propiedad importante a considerar cuando una sustancia se utiliza para la construcción o se almacena. También es importante en procesos que producen sustancias combustibles como subproducto. Generalmente, se requieren precauciones especiales para sustancias que son fácilmente combustibles. Estas medidas pueden incluir la instalación de rociadores contra incendios o almacenamiento alejado de posibles fuentes de ignición.

Se pueden seleccionar sustancias con baja combustibilidad para construcciones donde se debe reducir el riesgo de incendio, como edificios de apartamentos, casas u oficinas. Si se utilizan recursos combustibles hay mayores posibilidades de accidentes por incendio y muertes. Se prefieren sustancias resistentes al fuego para materiales de construcción y mobiliario.

Material no combustible

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Un material no combustible[9]​ es una sustancia que no se enciende, no quema, no favorece la combustión ni libera vapores inflamables cuando se somete al fuego o al calor, en la forma en que se utiliza y en las condiciones previstas. Cualquier sustancia sólida que cumpla con cualquiera de los dos conjuntos de criterios de aprobación enumerados en la Sección 8 de ASTM E 136 cuando la sustancia se prueba de acuerdo con el procedimiento especificado en ASTM E 136 se considera no combustible.[10]​

Polvo combustible

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Artículo principal: Explosión de polvo

El polvo combustible se ha definido como:

...un material sólido compuesto de partículas o trozos distintos, independientemente de su tamaño, forma o composición química, que presenta un riesgo de incendio o deflagración cuando se suspende en el aire o en algún otro medio oxidante en un rango de concentraciones.[11]​

Varios procesos industriales producen polvo combustible como subproducto. El más común es el polvo de madera. Además de la madera, los polvos combustibles incluyen metales, especialmente magnesio, titanio y aluminio, así como otros polvos a base de carbono.[11]​ Se conocen al menos 140 sustancias que producen polvo combustible.[12]​[13]​ Si bien las partículas de un polvo combustible pueden ser de cualquier tamaño, normalmente tienen un diámetro inferior a 420 µm.[11]​

Cuando se suspenden en el aire (o en cualquier ambiente oxidante), las partículas finas de polvo combustible presentan un potencial de explosión. El polvo acumulado, incluso cuando no está suspendido en el aire, sigue siendo un peligro de incendio. Los colectores diseñados para reducir el polvo en el aire representan más del 40 por ciento de todas las explosiones de polvo.[14]​ Otros procesos importantes son la molienda y pulverización, el transporte de polvos, el llenado de silos y contenedores (que produce el polvo) y la mezcla y combinación de polvos.

Características importantes

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Punto de inflamabilidad

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El punto de inflamación de un material mide qué tan fácil es encender el vapor del material a medida que se evapora en la atmósfera. Se define como la temperatura del material más baja requerida para que los aceites combustibles en los materiales comiencen a emitir vapores inflamables en una cantidad lo suficientemente alta como para soportar un destello de fuego cuando se enciende por una fuente externa.[15]​ Un punto de inflamación más bajo indica una mayor inflamabilidad. Materiales con puntos de inflamación inferiores a 100 grados Fahrenheit (37,8 °C) están regulados como riesgos potenciales en el lugar de trabajo.

Punto de llama

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El punto de inflamación de un material es un valor de temperatura al que se puede mantener una llama sostenida en el material una vez encendido por una fuente externa.[15]​ Una vez que se alcanza el punto de inflamación de un material, produce suficientes vapores de combustible o aceites para soportar una combustión continua.

Inflamabilidad o rango explosivo

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El límite inferior de inflamabilidad o límite inferior de explosividad (LFL/LEL) representa la concentración más baja de vapor de aire a combustible requerida para que se produzca la combustión cuando se enciende por una fuente externa, para cualquier producto químico en particular.[16]​ Cualquier concentración inferior a esta no podría producir llamas ni provocar combustión. El límite superior de inflamabilidad o límite superior de explosividad (UFL/UEL) representa la concentración más alta de vapor de aire a combustible en la que puede tener lugar la combustión cuando se enciende por una fuente externa.[16]​ Cualquier mezcla de combustible y aire superior a esta estaría demasiado concentrada para provocar una combustión. Los valores existentes entre estos dos límites representan el rango de inflamabilidad o explosividad. Dentro de este umbral, dada una fuente de ignición externa, es probable que se produzca la combustión del combustible en particular.

Presión de vapor

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La presión de vapor de un líquido, que varía con su temperatura, es una medida de cuánto tiende a concentrarse el vapor del líquido en la atmósfera circundante a medida que el líquido se evapora.[17]​ La presión de vapor es un determinante importante del punto de inflamación y del punto de inflamación, y presiones de vapor más altas conducen a puntos de inflamación más bajos y índices de inflamabilidad más altos.

Códigos

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El Consejo de Código Internacional (ICC) desarrolló requisitos del código contra incendios para brindar protección adecuada al edificio y a sus ocupantes.[18]​ Estos códigos especifican la clasificación de combustibilidad de los materiales, los requisitos de entrada y salida, así como los requisitos de protección activa contra incendios, junto con muchas otras cosas.

Para los edificios existentes, los códigos contra incendios se centran en mantener las ocupaciones como se pretendía originalmente. En otras palabras, si una parte de un edificio fuera diseñada como un apartamento, no se podría cargarla repentinamente con líquidos inflamables y convertirla en una instalación de almacenamiento de gas, porque la carga de fuego y el desarrollo de humo en ese apartamento serían tan inmensos como sobrecargar tanto los medios de protección activa contra incendios como los medios de protección pasiva contra incendios del edificio. El manejo y uso de sustancias inflamables dentro de un edificio está sujeto al código de incendios local, que normalmente es aplicado por el oficial de prevención de incendios local.

Pruebas de fuego

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Varios países cuentan con pruebas para determinar la incombustibilidad de los materiales. La mayoría implica el calentamiento de una cantidad específica de la muestra de prueba durante un período determinado. Normalmente, el material no debe soportar la combustión y no debe perder más de una determinada cantidad de masa. Como regla general, el hormigón, el acero y la cerámica (es decir, las sustancias inorgánicas) pasan estas pruebas, por lo que los códigos de construcción los catalogan como adecuados y, a veces, incluso exigen su uso en determinadas aplicaciones.

Categorización de materiales de construcción

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  •  
    DIN 4102 A1 lana de roca incombustible
  •  
    Yeso ignífugo DIN4102 A2 leudado con perlas de poliestireno
  •  
    DIN 4102 B1 (difícil de encender/a menudo autoextinguible) Masilla de silicona utilizada como componente para impedir la penetración de tuberías
  •  
    DIN 4102 B2: Madera, combustibilidad normal.
  •  
    DIN 4102 B3: DIN 4102 B3: Espuma de poliuretano (fácil de inflamar = normalmente muchos enlaces de hidrocarburos)

Los materiales pueden comprobarse para determinar su grado de inflamabilidad y combustibilidad según la norma alemana DIN 4102. DIN 4102, o británico BS 476, incluyen pruebas de sistemas de protección pasiva contra incendios, así como algunos de sus materiales constituyentes.

Clasificación Grado de inflamabilidad Ejemplos
A1 100% incombustible ( nicht brennbar )
A2 ≈98% no combustible ( nicht brennbar )
B1 Difícil de encender ( schwer entflammbar ) Intumescentes y algunas siliconas de alta gama.
B2 Combustibilidad normal madera
B3 Se enciende fácilmente ( leicht entflammbar ) poliestireno

Una norma industrial más reciente es la norma europea EN 13501-1 - Clasificación al fuego de productos y elementos de construcción, que reemplaza aproximadamente A2 por A2/B, B1 por C, B2 por D/E y B3 por F.

Los materiales con clasificación B3 o F no se pueden utilizar en la construcción a menos que se combinen con otro material que reduzca la inflamabilidad de esos materiales.

Véase también

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Referencias

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  1. ↑ inflammable, a. (n.) 1. combustible a. and n. 1. Oxford English Dictionary. 2nd ed. 2009. CD-rom.
  2. ↑ "flammable", The American Heritage Dictionary of the English Language, 5th ed. Houghton Mifflin Harcourt Publishing Company. 2014. accessed 3/11/2015
  3. ↑ Sherk, Bill. "fireproof", 500 Years of New Words. Toronto: Dundurn, 2004. 96. Print.
  4. ↑ Garner, Bryan A., Garner's Modern American Usage. 3rd ed. New York: Oxford UP, 2009. 357. Print.
  5. ↑ «INFLAMMABLE». Common Errors in English Usage. Washington State University. Consultado el 30 de junio de 2012. 
  6. ↑ a b «The Guide to The Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals (GHS). Occupational Safety & Health Administration, U.S. Department of Labor.». Archivado desde el original el 2 de julio de 2007. Consultado el 12 de marzo de 2015. 
  7. ↑ a b c d «These clothes are the most flammable». Sikker hverdag. 2022. Consultado el 20 de junio de 2023. 
  8. ↑ a b «Flammable Fabrics». City of Phoenix. 2023. Consultado el 20 de junio de 2023. 
  9. ↑ «NCDOI OSFM Evaluation Services: Subject of White Paper: Classification of Building Materials According to Combustibility». www.ncdoi.com. 8 de septiembre de 2011. Archivado desde el original el 13 de julio de 2019. Consultado el 6 de diciembre de 2018. 
  10. ↑ «Standard Test Method for Assessing Combustibility of Materials Using a Vertical Tube Furnace at 750°C». www.astm.org (en inglés). Consultado el 10 de abril de 2023. 
  11. ↑ a b c «Hazard Communication Guidance for Combustible Dusts | Occupational Safety and Health Administration». www.osha.gov. Consultado el 10 de abril de 2023. 
  12. ↑ United States Chemical Safety and Hazard Investigation Board (17 de noviembre de 2006), Investigation Report No. 2006-H-1, Combustible Dust Hazard Study, Washington, D.C.: U.S. Chemical Safety and Hazard Investigation Board, OCLC 246682805, archivado desde el original el 21 de diciembre de 2016, consultado el 21 de agosto de 2017 .
  13. ↑ National Materials Advisory Board, Panel on Classification of Combustible Dusts of the Committee on Evaluation of Industrial Hazards (1980) Classification of combustible dusts in accordance with the national electrical code Publication NMAB 353-3, National Research Council (U.S.), Washington, D.C., OCLC 8391202
  14. ↑ Zalosh, Robert et al. (April 2005) "Dust Explosion Scenarios and Case Histories in the CCPS Guidelines for Safe Handling of Powders and Bulk Solids" 39th AIChE Loss Prevention Symposium Session on Dust Explosions Atlanta, Georgia
  15. ↑ a b Thangarasu, Vinoth; Anand, R. (1 de enero de 2019), «11 - Physicochemical fuel properties and tribological behavior of aegle marmelos correa biodiesel», en Azad, Kalam, ed., Advances in Eco-Fuels for a Sustainable Environment, Woodhead Publishing Series in Energy (en inglés) (Woodhead Publishing): 309-336, ISBN 978-0-08-102728-8, consultado el 10 de abril de 2023 .
  16. ↑ a b Manha, William D. (1 de enero de 2009), «Chapter 20 - Propellant Systems Safety», en Musgrave, Gary Eugene; Larsen, Axel (Skip) M.; Sgobba, eds., Safety Design for Space Systems (en inglés) (Burlington: Butterworth-Heinemann): 661-694, ISBN 978-0-7506-8580-1, consultado el 10 de abril de 2023 .
  17. ↑ «Vapor Pressure». ch302.cm.utexas.edu. Consultado el 10 de abril de 2023. 
  18. ↑ «Digital Codes». codes.iccsafe.org. Consultado el 10 de abril de 2023. 

Enlaces externos

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