Por lo tanto, la gente comenzó a realizar investigaciones en profundidad sobre el comportamiento del fuego, incluyendo flashover, flashback y los efectos de extinción de incendios de diferentes comportamientos de extinción de incendios. Al mismo tiempo, la gente ha comenzado a estimar la carga de fuego, es decir, la liberación de calor por unidad de área o unidad de libra de madera o materiales compuestos, generalmente usando Btus/1b (unidades termodinámicas británicas). Las descripciones o acciones comienzan a utilizar los siguientes parámetros nuevos: F (Fahrenheit), Capacidad de agua (galones/min) y Presión de agua (1b/in2). Los modelos informáticos del comportamiento del fuego han progresado rápidamente en los últimos años, y el NIST y la UL han logrado importantes avances en la investigación de la extinción de incendios. Estos modelos y estudios aún necesitan mayor validación para garantizar que el comportamiento de extinción de incendios sea consistente con la evolución del comportamiento del fuego.
1 Teoría básica
Aunque la actual teoría del fuego acumulativo se basa en el tetraedro de combustión y las tres diferentes etapas de desarrollo del fuego, diferentes personas tienen diferentes puntos de vista sobre estas teorías del fuego. Desarrollo del fuego Las etapas o los métodos de descripción del incendio son generalmente más cualitativos que cuantitativos. Por ejemplo, el flashover se define como el momento en que todos los materiales de una habitación comienzan a encenderse al mismo tiempo. Ahora, es urgente desarrollar y profundizar estas teorías del fuego, y se necesita una comprensión cuantitativa del comportamiento del fuego. Al describir cuantitativamente el comportamiento del fuego, se deben utilizar unidades SI en lugar de unidades imperiales, con la temperatura en grados Celsius (°C), la longitud en metros (m), etc. Esto es consistente con todos los informes técnicos y la mayoría de los modelos informáticos. Aunque las unidades imperiales también son posibles, no son de amplia aplicación. Por ejemplo, al describir un experimento de incendio en una habitación de 12 pies x 10 pies x 8 pies, la temperatura del techo puede alcanzar los 1200 F, mientras que el modelo de computadora correspondiente generalmente tiene un tamaño de habitación de 3,7 mx 3 mx 2,5 my una temperatura de techo de 650 °C.
Según las investigaciones, tres modos de transferencia de calor (conducción de calor, convección de calor y radiación de calor) son muy importantes a la hora de analizar el desarrollo y la propagación de un incendio (incluido el flashover). La comprensión general del proceso de transferencia de calor es que la conducción de calor es el proceso de movimiento térmico molecular y transferencia de energía molecular, la convección térmica es el proceso de movimiento de fluidos y la radiación térmica es el proceso de transferencia de energía electromagnética. Cada método de transferencia de calor implica la transferencia de energía, generalmente definida como la capacidad de realizar trabajo, desde la temperatura alta de un objeto a la temperatura baja de otro. Para utilizar correctamente la terminología actual sobre incendios, es necesaria una descripción cuantitativa del comportamiento del fuego. Aunque este artículo no utilizará cálculos con fórmulas (se pueden utilizar métodos similares en libros de texto y aulas), redefinirá el proceso de transferencia de calor en la dinámica del fuego y la terminología utilizada para describir la energía del fuego.
2 Proceso de transferencia de calor
Para estudiar el proceso de transferencia de calor, lo más importante es determinar cuánta energía se transfiere de un lugar a otro, como por ejemplo de una llama (fluido ) a un sólido Transferencia de calor por convección desde superficies (como paredes). Este modo de transferencia de calor se define como flujo de calor y se describe como energía térmica por unidad de área. La variable q se utiliza para describir el flujo de calor en cualquiera de los tres modos de transferencia de calor. Dado que todos los diferentes flujos de calor son Q, ¿cuáles son las unidades para medir la energía térmica y el área? El flujo de calor suele medirse en kW y el área suele ser m2.
Por tanto, la conducción de calor se suele medir en kW/m2. ¿Cuál es entonces el significado de esta unidad? ¿Cómo aplicarlo a la extinción de incendios? Por supuesto, los procesos de transferencia de calor siempre afectan a quienes nos rodean. Aunque las personas no pueden ver el calor que se conduce, pueden ver que la fuente de calor radiante encenderá una parte expuesta. Las barras de hierro insertadas en la pared encienden la caja a través de la convección de calor, y la convección de calor enciende los materiales de decoración interior. Desde una perspectiva cuantitativa, el valor q puede medir si un objeto puede encenderse y las pérdidas que provocará.
Por ejemplo, los tableros de partículas (sin fuente de ignición) pueden encenderse espontáneamente después de 250 segundos bajo la acción de una fuente de calor externa de 20 kW/m2. La piel expuesta se quemará con una fuente de calor de 4kW/m2. En muchos libros de texto, el flashover se define como el instante en el que todos los materiales combustibles de una habitación se encienden simultáneamente. Algunos investigadores de incendios creen que la descarga súbita se produce cuando el flujo de calor desde el techo caliente hasta el suelo alcanza los 20 kW/m2. Actualmente buscando recursos de fuego en Internet, diferentes experimentos han realizado diferentes estudios sobre la energía de ignición de muchos materiales.
Además, el informe experimental examina las llamas, las columnas de humo, las capas de humo del techo, las condiciones características y las densidades del flujo de calor a diferentes temperaturas. En aplicaciones de extinción de incendios, la descripción cuantitativa del proceso de transferencia de calor puede cambiar continuamente el método de extinción de incendios según la situación real. Por ejemplo, de repente recibí la noticia de que se había producido un incendio en un tanque de almacenamiento de gasolina remoto cerca de una escuela secundaria (el vapor al aire libre comenzó a deflagrar) y las llamas que se escapaban de la presa seguían liberando calor radiante.
Para describir cuantitativamente el calor radiante de las explosiones de fuego en las escuelas secundarias, es necesario considerar la altura de la llama, la distancia entre la escuela y el tanque y si el flujo de calor radiante de la llama es suficiente para encender combustibles en la escuela. Comprender la terminología de protección contra incendios y el flujo de calor proporcionará una mejor comprensión de varios parámetros de informes técnicos al realizar protección personal contra incendios frente a un incendio. Por ejemplo, las recientes pruebas térmicas y de fallos de radios portátiles utilizan el flujo de calor como uno de los criterios de prueba. Considere el siguiente escenario: suponga que el casco del bombero está equipado con un radiómetro (un dispositivo para medir la radiación) y que el flujo de calor radiante crítico de la descarga disruptiva es de 20 kW/m2. Suponga que el bombero conoce varios parámetros en tiempo real del incendio. acercarse a la fuente de calor del flashover. Muy útil para tomar medidas de protección oportunas. Cuando se produce un incendio, es importante gestionar el volumen de aire controlando el suministro de aire, entonces, ¿por qué no aprender más sobre las condiciones del incendio alrededor de los bomberos? En el futuro, será posible controlar el flujo de calor radiante en todo momento mientras los bomberos realizan ataques interiores.
3 Energía de la fuente del fuego
Hoy en día, muchos investigadores de incendios utilizan la tasa de liberación de calor para medir la energía de la fuente del fuego, que creen que es el único factor importante en el desarrollo del fuego. Para los bomberos, esta variable proporciona una medida del grado de peligro de incendio. Como se mencionó anteriormente, durante muchos años, las evaluaciones previas del riesgo de incendio se basaron en las cargas de incendio, específicamente la liberación de calor al piso por libra de combustibles específicos en un incendio (Btus). Hoy en día, las evaluaciones óptimas del riesgo de incendio utilizarán tasas máximas de liberación de calor. No importa qué tipo de incendio, la tasa de liberación de calor cambia con el tiempo, comenzando relativamente pequeña, aumentando gradualmente hasta un máximo y finalmente disminuyendo a medida que el fuego se apaga o cambian las condiciones de ventilación. En un mapa, "el ciclo de vida completo de un incendio" es como la forma de una montaña, con pendientes más pronunciadas o generalmente diferentes dependiendo de lo que se está quemando. La tasa máxima de liberación de calor, el vértice de la "colina", se utiliza a menudo como medida del peligro de incendio porque ésta suele ser la situación más peligrosa en un incendio.
La tasa de liberación de calor se expresa generalmente como Q (comúnmente conocida como "gran Q") y se mide en kW o MW cuando se produce un incendio. Para algunos incendios de materiales comunes, incluidas las papeleras, la tasa máxima de liberación de calor es de entre 4 y 50 kilovatios, un árbol de Navidad tiene una tasa máxima de liberación de calor de 3 y 5 MW, y un sofá de polietileno tiene una tasa máxima de liberación de calor de aproximadamente 3 y 5 megavatios. Durante los últimos 15 años, los modelos informáticos de incendios reales han utilizado el modelo FDS desarrollado por el NIST. El primer modelo de incendio simuló un incendio de Cherry Lane en 1989 en Washington que mató a dos bomberos. Los modelos de incendio se utilizan para simular el desarrollo de un incendio, incluidos los cambios en la ventilación durante un incendio. La Figura 1 muestra las diferentes tasas de liberación de calor. Tenga en cuenta que el aumento repentino en la tasa de liberación de calor ocurre a los 140 s, cuando la puerta lateral del edificio se abre repentinamente. Actualmente, FDS y su producto complementario Smokeview, que proporciona imágenes visuales de modelos informáticos de FDS, se pueden utilizar no sólo para estudiar incendios reales, sino también para diseñar nuevos edificios "icónicos", especialmente para el diseño de protección contra incendios "basado en el rendimiento". . En este caso, aunque el edificio no puede cumplir con los requisitos de protección contra incendios del código, puede lograr cierto rendimiento de protección contra incendios. Al evaluar el comportamiento frente al fuego, se deben considerar una o varias clases de protección contra incendios específicas (tasas de liberación de calor medidas en kilovatios o megavatios).
Es importante destacar que a la hora de construir un modelo informático es necesario seleccionar y modelar el tipo de incendio, elegir el tiempo de evacuación adecuado, diseñar el sistema de extinción de incendios adecuado, etc. Eso sí, es obvio que en los escenarios más peligrosos es muy importante elegir un modelo de incendio. Se pueden realizar diseños resistentes al fuego en función de clasificaciones específicas de protección contra incendios. Como regla general, los escenarios de incendio deben diseñarse con precaución. A veces los diseñadores pueden subestimar el tamaño de un incendio. Si no existe una base precisa para medir la magnitud del incendio, consulte a los expertos pertinentes a tiempo. Tomar decisiones como esta no es fácil. En un momento, estuve involucrado en el proceso de revisión del código de incendios en San Antonio, Texas. Lo más difícil de determinar es el tiempo de evacuación de las personas en el lugar del incendio. Según los principales informes de incendios y los consejos de expertos, la tasa máxima de liberación de calor en los lugares de incendio más peligrosos es de 20 MW.
Esta escala de protección contra incendios se utiliza para diseñar el sistema de extracción de humos para crear un canal de evacuación limpio para la evacuación del personal a través de la extracción de humos.
El requisito final es que el tamaño real del incendio sea de 20 MW y que se utilice un quemador de propano para crear una columna de humo flotante. Finalmente el sistema de extracción de humos pasó la prueba. ¿Cómo influirá el tamaño de un incendio en el diseño de un plan de extinción de incendios? Al planificar, los modelos de incendios ayudarán a los bomberos a simular los peligros objetivo en la comunidad. Siempre que ejecute el modelo de simulación, podrá ver claramente el proceso de desarrollo del incendio, el proceso de flujo del humo y la escena del incendio en el lugar de extinción. Las simulaciones de incendios pueden determinar la clasificación de resistencia al fuego de un edificio, los volúmenes de agua para combatir incendios y las estrategias viables de extinción de incendios.
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