Una cuestión de partida que tenemos que tener clara los bomberos es que, en términos de potencia extintora, aplicar un caudal bajo durante más tiempo NO equivale a proyectar el mismo volumen de agua en menos tiempo.
Veamos el gráfico y el vídeo siguientes…
Si nos fijamos en la gráfica, podemos ver que a medida que aumenta el caudal disminuye el tiempo de extinción, existiendo un caudal crítico que de no superarlo, se producirá la extinción, pero lo dejaremos en manos del tiempo y del consumo de combustible, siendo absolutamente ineficaces en nuestro trabajo, ya que el incendio no lo habremos apagado nosotros muy a pesar de nuestro esfuerzo.
La gráfica muestra el caudal crítico, entendido como mínimo caudal necesario para controlar un incendio en un momento determinado. Está en relación con la tasa de liberación de calor del incendio en cada una de sus fases, e implica que el tiempo y el gasto de agua necesarios para la extinción tienden al infinito cuando el caudal de extinción empleado es igual o inferior al caudal crítico.
La gráfica muestra claramente que si queremos extinguir el incendio en un tiempo razonable y saber que realmente lo estamos extinguiendo nosotros, nuestros equipos de intervención deben disponer de caudal más allá de ese caudal crítico.
Por tanto, no se trata sólo de aplicar agua, sino de entender y adaptarnos a la potencia que tiene el incendio y saber prever los requerimientos de una IHE que nos permita proyectar el caudal necesario.
Así pues, podemos hacernos las siguientes preguntas: ¿cómo saber la potencia del incendio? ¿cuál es el caudal que necesito? ¿cómo calcular la IHE necesaria para hacerle frente?
Voy a tratar de dar respuesta a esas preguntas, no de una manera técnico-académica, sino tratando de bajar al terreno de nuestro trabajo diario y, por tanto, haciendo una aproximación a los cálculos que busque por un lado una mínima comprensión de estos aspectos técnicos, y por otro que nos puedan resultar útiles sobre el terreno.
Si me permitís un inciso, los que trabajamos en el ámbito de las emergencias sabemos perfectamente que cuando suena la alarma y salimos a intervenir, con mucha frecuencia tenemos que trabajar con un compañero de viaje nada agradable llamado “estrés”. Ese compañero de viaje disminuye nuestras capacidades cognitivas de forma notable, y no invita precisamente a hacer reflexiones y cálculos matemáticos, focalizando nuestra atención sobre aspectos muy concretos de la intervención y de nuestras funciones, lo que puede llevar a no hacer las cosas siempre “de la mejor manera posible”, sino “de la mejor manera posible en ese momento de estrés”.
En una emergencia; por ejemplo un incendio, nuestro equipo tiene que hacer una serie de tareas complejas bajo dicho estrés:
- Decidir qué equipos salen y con qué vehículos.
- Equiparse adecuadamente.
- Desplazarse al lugar en emergencia, de la forma más rápida posible, con vehículos pesados.
- Hacer una valoración inicial de la situación y planificar una estrategia: necesidad de llevar a cabo el prioritario salvamento de víctimas, estimar potencia de fuego, necesidades de caudal y requerimientos de la IHE, técnicas de extinción y evacuación de humos a aplicar…
- Llevar a cabo los trabajos con un EPI que supera los 25 Kg de peso, trabajando bajo estrés térmico, estrés psíquico y una carga física considerable (porque normalmente requiere subir materiales y equipos varias plantas de viviendas).
- Recordar y poner en práctica técnicas de trabajo complejas: tener en cuenta cuáles son tus funciones en ese incendio, aplicar técnicas de rescate de personas, usar adecuadamente los equipos de trabajo en altura y, en su caso, autoescape, aplicar técnicas de extinción adecuadas según la comprensión de la dinámica y evolución del incendio actuales, aplicar técnicas de evacuación y contención de humos, usar equipos de comunicaciones, cámaras térmicas, recordar el recorrido que estás haciendo en el interior de la estructura incendiada, coordinarte con tu binomio, prever el aire que te queda en la botella, movilizar víctimas…
- Coordinar nuestros trabajos con los de otros servicios de emergencia (sanitarios, policías, etc.)
- Ir modificando la estrategia en función de la evolución de la emergencia.
He de decir que en todo ese jaleo hay un punto central y que todos los bomberos compartimos: las víctimas, y sobre ese eje gira toda nuestra intervención, poniendo en último lugar muchas veces nuestra propia vida (como sucedió hace poco en Campanar, Valencia, cuyo comportamiento fue para mí ejemplar, priorizando claramente la vida de las personas en un contexto de intervención atípico y cuya evolución era absolutamente impredecible y que no permitió apenas adaptación de los trabajos dada su virulencia).
Ya sabemos que una vez de regreso al parque, o desde el punto de vista de los que no intervienen, o que ven la intevención desde una pantalla varios días después, salen reflexiones geniales casi de Einstein, pero hay que estar enfundado en un traje de intervención formando parte de un equipo de trabajo y teniendo que tomar decisiones trascendentales de forma rápida teniendo la responsabilidad de salvar vidas en peligro para poder opinar; quizá muchos serían más prudentes a la hora de juzgar los trabajos de terceras personas.
Así pues, volviendo al tema de este artículo, podemos hacernos las siguientes preguntas: ¿cómo saber la potencia del incendio? ¿cuál es el caudal que necesito? ¿cómo calcular la IHE necesaria para hacerle frente?
Dado que tampoco soy ni ingeniero ni físico, voy a intentar responder estas cuestiones de la forma más llana posible, de bombero a bombero.
POTENCIA DEL INCENDIO O TASA DE LIBERACIÓN DE CALOR (TLC)
¿Cómo podemos saber la potencia del incendio? pues bien, diversos autores han estudiado el asunto, pero la cuestión no es nada fácil.
Para determinar la TLC o potencia de un incendio con cierta exactitud (cantidad de energía liberada por unidad de tiempo) haría falta manejar muchos datos: volumen del incendio, masa combustible, ventilación, temperatura, etc. cuestiones de las que no disponemos en nuestras intervenciones, por lo que podemos hacer es una aproximación para intentar estar a la altura en cuando a capacidad extintora.
Si está todo cerrado, la evolución del incendio dependerá del comburente, ya que en cuanto se consuma el oxígeno, aunque haya combustible por quemar, el incendio remitirá, pero si hay una apertura al exterior, el incendio quedará limitado por el combustible, el cual seguirá quemándose hasta consumirse completamente (aquí podríamos tener en cuenta a Kawagoe, cuya ecuación tiene en cuenta esos factores de apertura de ventilación).
También tenemos que tener en cuenta la tasa de combustión de los materiales que existen actualmente y que se consumen mucho más rápido que los materiales que se usaban hace 3 décadas. Si bien antaño un incendio limitado por la ventilación, alcanzaba su tasa máxima a los 20 minutos, hoy en día eso se alcanza en apenas 5 minutos.
Ley de Thornton: ¿qué energía se libera por cada gramo de oxígeno?
Si vemos lo que dice la ley de Thornton: la energía liberada en un incendio depende de la disponibilidad de oxígeno, vemos que se trata de unos 13,1 KJ/gO2 (es decir, el combustible es capaz de liberar 13,1 KJ de energía por gramo de oxígeno). Esto nos da unos 3,9 MJ por m3 de aire, lo que va a depender del volumen de aire interior y además el volumen de aire exterior que pueda entrar a alimentar dicho incendio. Estos parámetros han servido para que diferentes autores hagan aproximaciones a la potencia de los incendios.
TLC base en incendios estructurales:
No obstante, incluso teniendo en cuenta a Thornton, establecer una regla segura que nos dé los MW de un incendio sólo con saber de qué vivienda se trata es una cuestión muy difícil de establecer de antemano, pero para hacernos una idea aproximada, se estima que en una vivienda de 70 m2 podríamos llegar a registrar una potencia de unos 16 MW. Esto lógicamente va a variar mucho el tipo de mobiliario, la configuración de la vivienda, sus ventanales, su cota, etc. pero puede que sirva de base para trabajar.
Esta potencia de 16 MW la podemos considerar la TLC o potencia base a efectos de determinar nuestra IHE tipo en incendios estructurales y nuestras técnicas de trabajo.
CAUDAL NECESARIO - TASA DE ABSORCIÓN DE ENERGÍA (TAE)
¿Cómo podemos saber el caudal necesario?
Si tenemos en cuenta esos 16 MW posibles para una vivienda de tipo medio; lo cual no significa que estén siempre presentes, sino que podrían encontrarse presentes en algún momento, deberíamos poder contar con una potencia extintora que nos permita controlar esa potencia de fuego en un momento dado que lo necesitemos. Así, ahora la pregunta sería ¿qué caudal necesito?…
En este punto, además del caudal mínimo necesario, necesitamos aplicarlo correctamente, y además de la forma adecuada (tamaño de gota y velocidad adecuadas). Para hacer las estimaciones se ha tenido en cuenta que para aplicar el caudal correctamente se requiere cierta experiencia como bombero, según cómo lo haría un bombero con 20 años de experiencia, el cual se estima que lograría un 70% de eficacia en la aplicación del caudal (cálculos para 300º).
Como cada litro de agua es capaz de absorber 3,4 MJ, si multiplicamos el caudal (lpm) por esos MJ y lo dividimos por 60 segundos, nos daría una capacidad de absorción de energía neta para nuestro caudal (aplicado con un 100% de eficacia, en MW), pero como estamos diciendo que un bombero con 20 años de experiencia podría alcanzar el 70% de eficacia, lo que nos dé la operación lo deberemos ajustar a ese porcentaje. De esta forma, si hacemos los cálculos para el caudal táctico posible con líneas de 25, es decir, para 230 lpm en el selector de caudal, tendremos una potencia extintora (tasa absorción de energía – TAE) aproximada de 9,13 MW por segundo. Esto ya nos muestra que trabajando con 25 nos encontramos muy por debajo de los 16 MW estimados de una vivienda de 70 m2.
Para el caso de utilizar 400 lpm, aplicamos Thornton: (400 x 3,4)/60 = 22,67 MW (100% de eficacia), ahora calculamos cuál sería el 70% y vemos que nos da 22,67 x 0,7 = 15,87 MW ≅ 16 MW.
La regla del 25:
Para obtener de forma rápida una estimación de la potencia extintora necesaria; una vez que estimamos la potencia calorífica posible de la estancia a la que nos enfrentamos, podríamos usar la regla del 25.
Esta regla consiste en dividir el caudal disponible entre 25, con lo cual estaremos obteniendo una aproximación a la potencia extintora al 70% de la que hemos hablado antes.
¿Cómo podemos calcular el caudal táctico según los m2?
Paul Grimwood (ingeniero principal de Bomberos de Kent, UK), establecía la regla para fuegos de hasta una extensión de ≤ 600 m2:
- QT = f x S (superficie en m2)
- Al factor “f” se le asigna un valor numérico:
- Se da un valor 2 en caso de una baja carga de fuego,
- Se le da un valor 4 para un riesgo ordinario (oficina o una vivienda) o cargas medias
- Se le da un valor 6 para una carga de fuego elevada o en situaciones en las que el fuego se ha propagado más allá del recinto original del fuego y afecta a elementos estructurales.
Haciendo una adaptación de Grinwood como referencia, podemos establecer lo siguientes mínimos de caudal táctico (QT) para viviendas:
- Viviendas de <70 m2 sin propagación vertical (hasta 11 MW): QT = 4 x S
- Viviendas de ≥70 m2 o <70 m2 con propagación vertical (>11 MW): QT = 6 x S
- Viviendas con propagación vertical y evolución desfavorable: QT = >6 x S
IHE NECESARIA
¿Qué es el caudal táctico?
Imaginemos que nos encontramos con una vivienda tipo de 70m2 y estimamos como potencia digamos “táctica” los 16 MW. Esa potencia va ligada a un caudal táctico, que en la tabla anterior vemos que son 400 lpm. Si pretendemos conseguir esos 400 lpm no podemos utilizar una línea de 25 mm, ya que las pérdidas de carga son brutales al aumentar el caudal y será prácticamente imposible de conseguir en un incendio de vivienda.
En la siguiente tabla podemos ver que ese caudal táctico va a permitirnos, no sólo superar el caudal crítico, sino garantizar la seguridad frente a fenómenos de rápido desarrollo y reducir los tiempos de exposición de las estructuras al propio incendio.
El caudal táctico nos permite es disponer de un determinado caudal en un momento dado, es decir, disponer de un mayor margen en cuanto a capacidad de absorción de calor, lo cual no significa que en todo momento tengamos que utilizar dicho caudal. Podemos ir adaptando nuestro selector de caudal y nuestras técnicas de extinción a las necesidades de cada situación durante el incendio; pero sabiendo que si lo necesitamos, ahí va a estar disponible porque nuestra IHE lo permite, es decir, trabajando con mayor seguridad y eficacia extintora.
Si sabemos que necesitamos esos 400 lpm, utilizaremos preferentemente líneas de 38 o 45.
¿Cómo calcular la IHE que necesitamos?
¿Cómo sabemos que el caudal en punta de lanza es el que necesitamos? pues muy fácil, aplicando el método de la mano pero utilizando la mano de línea de 38 o 45; según la manguera que estemos utilizando.
En este enlace os dejo esta Técnica de Trabajo que desarrollé para hacer este cálculo más llevadero…
Haciendo un resumen…
- Para estimar el caudal táctico:
- Podemos estimar como punto de partida los 16 MW de potencia de un incendio de vivienda tipo (lo que nos indica un caudal táctico de 400 lpm que puede servirnos de base para nuestro procedimiento de trabajo seguro y nuestras técnicas de trabajo).
- También podemos usar un cálculo aproximado de los requerimientos de caudal a partir de Grimwood; para cada situación descrita en m2 y propagación vertical o sin ella.
- Para estimar nuestra potencia extintora:
- Podemos saber la potencia extintora de nuestro caudal disponible mediante la regla del 25.
- Para calcular nuestra IHE:
- Podemos calcular la IHE necesaria a partir del método de la mano (o aprendiéndonos de memoria las pérdidas de carga para la línea y caudales del selector con la que trabajemos en incendios estructurales).
En definitiva, se trata de tener unos conocimientos mínimos, y darnos un intervalo de confianza aplicable a las situaciones de estrés (aunque no se ajusten al 100% a la matemática), que nos permita establecer técnicas de trabajo eficaces y que nos proporcionen un margen de seguridad aceptable en nuestras intervenciones.
¡Por separado somos invisibles, juntos somos invencibles!