Triángulo de fuego

El triángulo del fuego o triángulo de la combustión es un modelo simple para comprender los ingredientes necesarios para la mayoría de los incendios . ^{[ 1 ]}

El triángulo ilustra los tres elementos que necesita un fuego para iniciarse: calor , combustible y un agente oxidante (generalmente oxígeno ). ^{[ 2 ]} Un incendio se produce de forma natural cuando estos elementos están presentes y se combinan en la proporción adecuada. ^{[ 3 ]} Un incendio puede prevenirse o extinguirse eliminando cualquiera de los elementos del triángulo del fuego. Por ejemplo, cubrir un incendio con una manta ignífuga bloquea el oxígeno y puede extinguirlo. En incendios de gran magnitud donde intervienen los bomberos, disminuir la cantidad de oxígeno no suele ser una opción viable, ya que no existe una forma eficaz de lograrlo en un área extensa. ^{[ 4 ]}

El tetraedro del fuego representa la adición de la reacción química en cadena a las tres ya presentes en el triángulo del fuego.

La combustión es una reacción química que alimenta un fuego con más calor y le permite continuar. Una vez que se inicia un fuego, la reacción en cadena exotérmica resultante lo mantiene vivo y le permite continuar a menos que se bloquee al menos uno de sus componentes.

• La espuma se puede utilizar para privar al fuego del oxígeno que necesita.
• El agua puede utilizarse para reducir la temperatura del combustible por debajo del punto de ignición, o para eliminar o dispersar el combustible.
• El halón puede utilizarse para eliminar los radicales libres y crear una barrera de gas inerte, atacando directamente la reacción química responsable del incendio.
• El dióxido de carbono , al ser más denso que el aire, puede desplazar el oxígeno lejos del fuego ^{[ 5 ].}

Cuando el incendio involucra metales en combustión como litio , magnesio , titanio , ^{[ 6 ]} etc. (conocido como incendio de clase D ), es aún más importante considerar la liberación de energía. Debido a que los metales reaccionan más rápido con el agua que con el oxígeno y, por lo tanto, se libera más energía, al echar agua sobre dicho incendio se produce un aumento de temperatura o incluso una explosión . Los extintores de dióxido de carbono son ineficaces contra ciertos metales como el titanio. ^{[ 6 ]} Por lo tanto, se deben usar agentes inertes (por ejemplo, arena seca) para interrumpir la reacción en cadena de la combustión metálica.

Del mismo modo, en cuanto se elimina (por completo) uno de los cuatro elementos del tetraedro, la combustión se detiene.

El oxidante es el otro reactivo de la reacción química. En la mayoría de los casos, es el aire ambiente, y en particular uno de sus componentes, el oxígeno (O₂ ₎ . Un fuego típico se puede extinguir privándolo de aire, como cuando se cubre la llama de una vela pequeña con un vaso vacío. Por el contrario, si se sopla aire sobre un fuego de leña (como con un fuelle ), el fuego se reactiva al introducir más aire.

Algunos productos químicos, como el flúor, las sales de perclorato como el perclorato de amonio o el trifluoruro de cloro , actúan como oxidantes, a veces incluso más potentes que el propio oxígeno. Un incendio provocado por la reacción con estos oxidantes puede ser muy difícil de extinguir hasta que el oxidante se agote; este componente del triángulo del fuego no se puede eliminar por medios convencionales (es decir, privarlo de aire no lo sofocará).

En ciertos casos, como en algunos explosivos, el oxidante y el combustible son la misma sustancia (por ejemplo, la nitroglicerina, una molécula inestable que tiene partes oxidantes en la misma molécula que las partes oxidables).

La reacción se inicia mediante una energía activadora, generalmente calor. Algunos ejemplos incluyen la fricción, como en el caso de las cerillas, el calentamiento de un cable eléctrico, una llama (propagación del fuego) o una chispa (de un encendedor o cualquier dispositivo eléctrico). Existen también otras formas de aportar suficiente energía activadora, como la electricidad, la radiación y la presión, todas las cuales provocan un aumento de la temperatura. En la mayoría de los casos, la producción de calor permite la autosostenibilidad de la reacción y facilita el desarrollo de una reacción en cadena. La temperatura a la que un líquido produce suficiente vapor para generar una mezcla inflamable con combustión autosostenible se denomina punto de inflamación.

Para detener una reacción de combustión, es necesario eliminar uno de los tres elementos del triángulo del fuego.

Sin suficiente calor, un incendio no puede comenzar ni continuar. El calor se puede eliminar aplicando una sustancia que reduzca la cantidad de calor disponible para la reacción del fuego. Esta sustancia suele ser agua, que absorbe el calor para el cambio de fase de agua a vapor. Introducir cantidades suficientes de polvo o gas en la llama reduce la cantidad de calor disponible para la reacción del fuego de la misma manera. Raspar las brasas de una estructura en llamas también elimina la fuente de calor. Desconectar la electricidad en un incendio eléctrico elimina la fuente de ignición.

Sin combustible, un incendio se extingue. El combustible puede eliminarse de forma natural, cuando el fuego ha consumido todo el material combustible, o manualmente, mediante métodos mecánicos o químicos. La separación del combustible es un factor importante en la extinción de incendios forestales y constituye la base de la mayoría de las tácticas principales, como las quemas controladas . El fuego se extingue porque una menor concentración de vapor de combustible en la llama reduce la liberación de energía y la temperatura. Al eliminar el combustible, se reduce el calor.

Sin suficiente oxígeno, un incendio no puede comenzar ni propagarse. Con una menor concentración de oxígeno, el proceso de combustión se ralentiza. Se puede impedir la entrada de oxígeno a un incendio utilizando un extintor de dióxido de carbono , una manta ignífuga o agua.

El agua puede desempeñar dos funciones distintas. En el caso de un combustible sólido, este produce productos de pirólisis bajo la influencia del calor, generalmente radiación. Este proceso se detiene al añadir agua, ya que el agua se evapora con mayor facilidad que el combustible. De esta forma, se extrae energía de la superficie del combustible, se enfría y se detiene la pirólisis , interrumpiendo así el suministro de combustible a las llamas. En la lucha contra incendios, esto se conoce como enfriamiento superficial.

En la fase gaseosa, es decir, en las llamas o en el humo, el combustible no puede separarse del oxidante, y la única acción posible consiste en enfriarlo. En este caso, las gotas de agua se evaporan en la fase gaseosa, reduciendo así la temperatura y añadiendo vapor de agua, lo que hace que la mezcla gaseosa sea incombustible. Esto requiere gotas de un tamaño inferior a unos 0,2  mm. En la lucha contra incendios, este proceso se conoce como enfriamiento de gases o enfriamiento de humo.

También existen casos en los que el factor de ignición no es la energía de activación. Por ejemplo, una explosión de humo es una combustión muy violenta de gases no quemados contenidos en el humo generado por una entrada repentina de aire fresco (entrada de oxidante). El intervalo durante el cual una mezcla de aire y gas puede arder está limitado por los límites explosivos del aire. Este intervalo puede ser muy pequeño (queroseno) o grande (acetileno).

El agua no se puede utilizar en ciertos tipos de fuego:

• Incendios en los que hay presencia de electricidad: dado que el agua conduce la electricidad, presenta un riesgo de electrocución.
• Incendios de hidrocarburos: la diferencia de densidad/ hidrofobicidad solo propagará el fuego . Por ejemplo, añadir agua a un incendio de petróleo hará que este se extienda, ya que el agua y el petróleo no se mezclan . Sin embargo, el uso de una mezcla de espuma y agua mediante un método de aplicación específico es aceptable.
• Incendios de metales: estos incendios producen enormes cantidades de energía (hasta 7.550 calorías/kg para el aluminio ) y el agua también puede crear reacciones químicas violentas con el metal en combustión (posiblemente incluso actuando como un agente oxidante adicional).

Dado que estas reacciones se comprenden bien, ha sido posible crear aditivos de agua específicos que permitirán:

• Mayor absorción de calor y mayor densidad que el agua.
• Llevando consigo radicales libres que atrapan el fuego.
• Contiene agentes espumantes que permiten que el agua permanezca en la superficie de un incendio líquido y evitan la liberación de gases.
• Contienen reactivos específicos que reaccionan y modifican la naturaleza del material en combustión.

Los aditivos para el agua suelen estar diseñados para ser eficaces en varias categorías de incendios (clase A + clase B o incluso clase A + clase B + clase F [clase K en Norteamérica]), lo que significa un mejor rendimiento global y una mayor facilidad de uso de un solo extintor en muchos tipos diferentes de incendios (o incendios que involucran varias clases diferentes de materiales).

En el contexto de los incendios forestales, el triángulo del fuego puede ampliarse para aplicarse a la propagación del fuego en paisajes (escalas de días y varios kilómetros) y a la recurrencia del fuego en el tiempo (escalas de décadas y cientos de kilómetros). ^{[ 7 ]} Así, si bien el calor es importante para encender una llama, la topografía es importante para ayudar a la propagación del fuego, especialmente al precalentar los combustibles de las laderas superiores, y las fuentes de ignición son importantes para ayudar a explicar la recurrencia en escalas de tiempo más largas. De manera similar, si bien el oxígeno es relevante para mantener una llama, el clima y los vientos asociados suministran oxígeno a un fuego en propagación, y el patrón meteorológico a largo plazo se resume como clima. Por último, el término combustibles es para describir lo que arde en una sola llama hasta la gama de materiales quemados en un incendio forestal en propagación, pero los combustibles varían en escalas de espacio y tiempo más grandes en lo que se llama vegetación .

En la escala más pequeña, el triángulo de combustión, las partículas individuales de combustible se encienden una vez a una temperatura crítica, y el fuego transfiere energía al entorno más cercano. Los eventos de combustión abarcan desde varios segundos hasta un par de días, y sus efectos se monitorean en la escala del cuadrante. La escala más grande, en cambio, describe el concepto de régimen de incendios . El cambio climático global impulsa muchos de los factores involucrados en los triángulos de "incendios forestales" y "régimen de incendios". Por ejemplo, con respecto al régimen de incendios, un tipo de vegetación particular favorecerá un incendio característico en términos de recurrencia, intensidad, estacionalidad y efectos biológicos; un cambio en el tipo de vegetación tendrá implicaciones para un régimen de incendios cambiante.

• Glosario de términos de extinción de incendios
• Clases de fuego

• Fundamentos de la lucha contra incendios y las operaciones del cuerpo de bomberos (quinta edición). Asociación Internacional de Formación de Servicios contra Incendios . 2008.