¿Qué es la refrigeración de la capa gaseosa (gases calientes)?

En 1990 el Fire Experimental Unit de UK completó unas investigaciones sobre al uso del agua en forma de spray en fuegos de compartimentos. Se pudo observar que los bomberos seguían un natural enfoque en “tres fases” cuando atacaban a un fuego en fase de post-Flashover.

• Fase Uno: Enfriamiento de la habitación con spray antes de entrar, con lo que se conseguía un rápido enfriamiento de la temperatura (1500º F – 750º F / 815ºC – 400ºC).
• Fase Dos: Tras unos 60 segundos de la fase uno de ataque, el bombero avanzaría dentro de la habitación para comenzar un ataque directo al fuego (750º F – 375º F / 400ºC – 190ºC).
• Fase Tres: La extinción final tendría lugar en los puntos calientes locales (375º F – por debajo / 190ºC –).

Está ampliamente aceptado que rociando agua en las partes altas (la capa de gases súper calentados o ardiendo cerca del techo) en un compartimiento envuelto en fuego, generalmente crea un ambiente más seguro y más confortable para el bombero que avanza en el interior. Este enfoque puede ser clasificado bajo la Fase Uno 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. Es esencial que la refrigeración de la capa gaseosa sea llevada con gran control y precisión y con un básico entendimiento de cómo realmente funciona la técnica 3DWF.

Ha habido muchas investigaciones sobre los efectos de la refrigeración de la capa gaseosa, pero la mayoría de estos han ido dirigidos hacia los sistemas fijos de agua nebulizada o a los sistemas de sprinkler, teniendo una menor consideración el efecto de las aplicaciones en la extinción manual. Sin embargo, muchos de los trabajos que han usado modelos de ordenadores y pruebas de laboratorio, son de gran relevancia para la técnica de aplicación 3DWF, particularmente en lo que se refiere al tamaño ideal de gotas, la interacción entre las gotas de agua y los penachos de fuego flotando, así como la trayectoria y tiempo de “vuelo” (o tiempo de permanencia). Se admite también que existe una “entrada de aire” durante la descarga, el cual produce una combustión más intensa durante los estados iniciales de la aplicación.

En términos de sprays para extinción, se ha observado que una continua descarga dentro del compartimiento del fuego incrementará la temperatura de la habitación, particularmente en le punto de entrada, alrededor de un 14%, por un periodo de 2 a 5 segundos antes de que el enfriamiento de la capa gaseosa tenga lugar. Esta observación fue grabada mientras se aplicaba un caudal constante (sin pulsaciones) de 0,5 galones por segundo (aprox. 2 litros/sg) con un spray ajustado en un cono de 26 grados. Tal efecto puede ser extremadamente desconcertante para el bombero de la lanza. Sin embargo, utilizando correctamente las técnicas de 3DWF en el surtidor, habrá una insignificante entrada de aire y un inmediato efecto refrigerante.

Las modernas lanzas de lucha contra incendios producen sprays a través de la presión, atomizando el efecto y obteniendo lo que se denomina spray “poli-disperso”, formado por un amplio rango de tamaño de gotas, variando entre las gruesas y las muy finas. Hay varios métodos para medir el tamaño de las gotas dentro de un spray, pero los resultados son frecuentemente conflictivos y dependen del método utilizado. Se ha sugerido que existe un tamaño óptimo de gota para la extinción, pero este nunca ha sido logrado ya que los objetivos son variables. En términos teóricos es bastante sencillo averiguar el tamaño óptimo, pero en situaciones reales un spray de extinción tiene que enfrentarse con varios factores cuando se inyecta dentro de un masa hostil de gases de fuego súper calentados. Cuanto más pequeñas son las gotas, mayor es su capacidad de refrigeración, pero si son demasiado pequeñas, es probable que éstas sean llevadas por las corrientes térmicas, evitando que alcancen el origen del fuego. Esta pérdida de agua a los alrededores es particularmente importante cuando el objetivo es la extinción final del origen de fuego con un spray. Para la refrigeración de la capa gaseosa, este efecto no es importante y el tamaño de las gotas dentro del spray puede ser reducido. La lanza de lucha contra incendios ideal producirá un spray con gotas suficientemente pequeñas como para suspenderse en el aire al menos cuatro segundos, optimizando así las aplicaciones de la técnica 3DWF durante el enfriamiento de la capa de gas. Sin embargo, esta lanza también será lo suficiente versátil como para cambiar desde spray a chorro recto y volver de nuevo a chorro con facilidad, de tal manera que permita ataques directos a la fuente del fuego. Con esto en mente, ha sido aceptado, de manera general, que un spray de agua con un tamaño medio de gotas de 300 micrones (0,3mm) es el ideal para la refrigeración de la capa gaseosa cuando se usa la técnica 3DWF.

Ha habido algunas críticas con respecto al efecto de “inversión de la temperatura” que se produce cuando se usa un spray con gotas de 300 micrones de tamaño. Este efecto ocurre cuando la refrigeración de la capa superior es tan rápida y completa, que la temperatura a nivel del suelo, algunas veces, excede la temperatura de los niveles superiores durante algunos segundos. Se ha sugerido que tal inversión de la temperatura es buena, ya que la temperatura del suelo es simplemente incapaz de enfriarse tan rápidamente como los gases de fuego inflamables. Esto es debido a la completa evaporación de las finas gotas de agua en las partes altas.

No significa que la temperatura del suelo aumente durante la aplicación, sino simplemente que el enfriamiento de la capa de gas de los niveles superiores es tan completo que hay pocas gotas restantes para enfriar el suelo.

El tamaño ideal de las gotas para la refrigeración de la capa gaseosa fue tratado en un informe conjuntamente subvencionado por el “Finnish and Swedish Fire Research Boards”, en el que se mostró que las gotas de menos de los 200 micrones y las de más de 600 micrones creaban excesiva cantidad de indeseable vapor de agua durante las pruebas, mientras que aquellas gotas en el rango de 400 micrones (0,4mm) optimizaban la refrigeración de la capa de gas. La interacción de las corrientes térmicas cuando se usaban las gotas más pequeñas, obligaba a aplicar cantidades adicionales de agua para conseguir un efectivo índice de refrigeración. De la misma manera, en el caso de las gotas más grandes, una gran cantidad de agua alcanzaba las superficies calientes (las gotas más grandes son más pesadas y tienen menos tiempo de permanencia en los gases). Este hecho fue también constatado en una serie de pruebas8 en USA, en las que la temperatura de las paredes dentro de un compartimiento envuelto en fuego era enormemente reducida en proporción al aumento del tamaño de las gotas, produciéndose una gran evaporación y un enfriamiento fuera de los gases de fuego, durante los primeros dos minutos de aplicación:

• Sprays con gotas de 330 micrones disminuían la temperatura de las paredes 57º C. 
• Sprays con gotas de 667 micrones disminuían la temperatura de las paredes 124º C. 
• Sprays con gotas de 779 micrones disminuían la temperatura de las paredes 195º C.

Esto demostró, una vez más, que los sprays con gotas más grandes alcanzarán las superficies calientes (especialmente paredes y techos), lo que creará una excesiva cantidad de vapor y una menor contracción de los gases de fuego. La refrigeración de la capa gaseosa es sólo efectiva cuando las gotas se evaporan en los gases de fuego, evitando a toda costa el contacto con las superficies calientes.

PAUL GRIMWOOD Autor de “FOG ATTACK”