Fórmula para Extinguir Incendios y sus Limitaciones

Todos podemos entender que no es concebible un profesional de la salud sin un profundo conocimiento de anatomía. De igual manera, no puede existir un bombero sin un conocimiento sólido del agua y sus propiedades físicas y químicas. Sin embargo, por alguna razón, muchos bomberos consideran innecesario adquirir estos conocimientos de hidráulica aplicada a la protección contra incendios. Comencé a enseñar hidráulica a los bomberos en 1988, y espero que este artículo sirva para despertar la curiosidad entre los profesionales de la seguridad.

La fórmula utilizada para calcular la cantidad de agua necesaria para extinguir un incendio está basada en los principios de la transferencia de calor y el enfriamiento. Esta es:

Q: Energía total (en kilocalorías o julios) que debe ser absorbida por el agua para extinguir el fuego.
m: Masa del agua necesaria (en kilogramos o litros).
c: Capacidad calorífica específica del agua (1 kcal/kg·°C o 4.186 kJ/kg·°C).
ΔT: Cambio de temperatura del agua (de la temperatura ambiente al punto de ebullición).
L: Calor latente de vaporización del agua (540 kcal/kg o 2260 kJ/kg).

Esta fórmula permite estimar cuánta agua se necesita para absorber la energía liberada por un material en llamas, en este caso, vamos a poner de ejemplo un neumático incendiando. Los neumáticos tienen un alto contenido energético debido a su composición, que incluye caucho, polímeros sintéticos y carbono negro. La energía liberada al quemarse un neumático de automóvil está entre 59,000 y 64,000 kcal, según estudios de la U.S. Fire Administration y la NFPA.

Suponiendo que el agua comienza a 20°C y debe calentarse a 100°C antes de convertirse en vapor y la energía absorbida por 1 kg de agua, para determinar la masa de agua necesaria. En este caso

Ejemplo de cálculo:

Energía liberada por un neumático: Q=64,000 kcal
Temperatura inicial del agua: 20 °C
Temperatura final del agua: 100 °C
Calor específico (c): 1 kcal/kg°C
Calor latente (L): 540 kcal/kg
Calcular ΔT: 100−20=80 °C
Energía total absorbida por 1 kg de agua: (1⋅80)+540=620 kcal
Agua necesaria: m=64,000/620=103 kg

Respuesta: Necesitariaos 103 litros de agua en total para extinguir un neumático incendiado.

Limitaciones prácticas

Ineficiencias en la transferencia de calor:
En condiciones de incendio, el calor no se transfiere completamente al agua debido a factores como la evaporación prematura y el calor disipado en el aire (NFPA 921: Guide for Fire and Explosion Investigations).
Propiedades de los neumáticos:
Los neumáticos tienen propiedades aislantes y liberan gases combustibles al quemarse, lo que dificulta la penetración del agua en el material en llamas (Underwriters Laboratories).
Efectos del calor latente:
Aunque el calor latente del agua permite sofocar el fuego, gran parte del vapor generado no contribuye eficazmente a la extinción debido a la dilución en el ambiente (NIST: National Institute of Standards and Technology).
Estrategias complementarias necesarias:
La aplicación de agentes espumantes o humectantes mejora la eficacia del agua al reducir la tensión superficial y aumentar la penetración en materiales combustibles (IFSTA: Essentials of Fire Fighting).

Según la U.S. Fire Administration, los incendios de neumáticos requieren entre 200 y 400 litros de agua por neumático debido a las ineficiencias y la complejidad del material. Los estudios de Underwriters Laboratories destacan que la adición de espuma puede reducir significativamente la cantidad de agua necesaria y acelerar la extinción al eliminar el oxígeno del fuego.

La NFPA 11 enfatiza la importancia de contener el agua contaminada resultante, ya que los neumáticos liberan sustancias tóxicas al quemarse, lo que podría causar daños al medio ambiente. La fórmula para extinguir incendios proporciona una base teórica para estimar la cantidad de agua necesaria, pero en la práctica, es fundamental considerar las propiedades del material en llamas y las condiciones del incendio.

José Musse

New York City