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TEMA 1
1. CONCEPTOSELEMENTALESDELAFISICAMECANICA.CINEMATICA.DINAMICA.LEYESDENEWTON.UNIDADESDEFUERZA
2. ENERGIA,TRABAJOYPOTENCIA.DIFERENCIASENTRETRABAJOYENERGIA.DIFERENTESTIPOSDEENERGIA.CONCEPTODEPOTENCIA.UNIDADESDEMEDIDA
3. MAQUINASSIMPLES.LAPALANCA.ELPLANOINCLINADO.LACUA.LAPOLEA.ELTORNO
4. ANEXOTABLASDEUNIDADESDEMEDIDAENELSISTEMAINTERNACIONAL
MECAUNIDELPL
1. M
Lameestudcond
Sediv
Vamoalos
1.1.
VELO
EnfsfuncireprecualsSistem
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MECNICA
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CINEMA
OCIDAD
sica,velocidandeltiempesentarporlsehacerefermaInternaci
rminosprecnciaquereclazamiento,
LERACION
eleracinespo.Lasunidanidadesdeti
ebeconfundficairmsr
CEPTODECIUERZA.TRABNADO.LACU
A
mecnicaclsovimientosyeposoymov
partes:
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rbrevement
ATICA
adeslamagpo,odistancaletra .LarenciaalaveionaldeUnid
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slamagnitudadesparaexiempo:(enu
dirselavelocpido,sinoca
INEMATICA.BAJO,ENERGUA.LAPOLE
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DEDINAMICIA.MAQUIO
delallamadentranloscudelasfuerzas
movimiento
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objetodebebinladireccomounama
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CA.LASLEYENASSIMPLE
daFsicaclsiuerpos.Descs.
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deposicindaddetiempnellapsoconomedio,etcundo(m/s).
considerarsecinyelsentgnitudvecto
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nceptosdisti
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Internacional),sinoquelocomnesdecir:"yopeso70kilogramosokilos"(unidaddemasadelSI),apesardeque,enrealidad,nosestamosrefiriendoakilogramosfuerza,ynoakilogramosdemasa.
2. TRABAJOYENERGA
2.1. DIFERENCIAENTRETRABAJOYENERGIA
Enellenguajeordinario,trabajoyenergatienenunsignificadodistintoalquetienenenfsica.
Porejemplounapersonasostieneunamaleta;loqueestamosrealizandoesunesfuerzo(esfuerzomuscular,queproduceuncansancio),queesdistintodelconceptodetrabajo.
Trabajo:decimosquerealizamosuntrabajocuandolafuerzaqueaplicamosproduceundesplazamientoenladireccindeesta
Esdecirmientraslamaletaestesuspendidadelamano(inmvil)noestamosrealizandoningntrabajo.
Energa:Capacidadquetienenloscuerposparaproducirtransformaciones,comoporejemplountrabajo.
Porejemplo,cuandounoestacansado,decimosquehaperdidoenerga,ycuandoestadescansadoyfuerte,decimosqueestallenodeenerga.
Siuncochesequedasincombustible,posiblementepiensesquecarecedeenergia,quenoesdeltodocierto,yaquepuederodarcuestaabajo.
ElTrabajoylaEnergasonmagnitudesescalares,esdecir,notienendireccinnisentido
PodemosdefinirmatemticamenteeltrabajocomoelproductodelaFuerzaaplicadaporeldesplazamientoefectuado,silafuerzayeldesplazamientotienenlamismadireccin:
Trabajo=FuerzaxDesplazamiento
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ENERGAPOTENCIAL
Todos lossistemasalmacenanenergaquepuedenutilizarencualquiermomentoparahaceruntrabajo.
Segneldibujoanterior,elchicotieneenergaacausadesuposicin,alcaer,estaenergasetransformaeneltrabajonecesarioparalevantaralachica.Estaenergasedenominaenerga
potencial .
Laenergapotenciales laque tieneuncuerpoenvirtudde laposicinqueocupa,queserdistintaaladelequilibrio.
EnergaPotencialGravitatoria
Laenergapotencialgravitatoriaequivalealtrabajoquesehaceparaelevaruncuerpohastaunaalturadeterminada(h).
Nosepuedehablardelvalorabsolutodelaenergapotencialgravitatoriaquetieneuncuerposituado auna alturadeterminada, sinonicamentedediferenciasde energiapotencial.Demaneraconvencional,yparaevitaresteinconveniente,seconsiderasuperficieterrestre(h=0)comoelnivelcerodeenergapotencial.
La energa potencial gravitatoria es proporcional a lamasa (m) de un cuerpo cuando esteocupaunaposicin(h):nadamssemodificaalvariarlaaltura.
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LaunidaddelapotenciaenelSistemaInternacional(SI)eselVatio(W),quesedefinecomolapotencianecesariaparahaceruntrabajodeunjulioenunsegundo:
3.1. POTENCIAYRENDIMIENTO
SupongamosqueunmotortieneunapotenciaTericade1,4Kw.
Independientementedeello,elmotor invierte15 segundosenelevarunbloquede100Kg.hastaunaalturade16metros.
Vamosacalcularlapotenciareal:
Paraelloprimerocalcularemoseltrabajorealizado:
W=F.x
W=100Kg*98m/s2*16m=15680J
Lapotenciaser:
Comopodemoscomprobar,enlapracticalapotenciaTericaylaRealnocoinciden(larealesmenor), y esto es debido al rozamiento, vibraciones, y calentamiento que sufren loscomponentes.
Paramedirestaperdidadepotencia,sedefineelrendimientodeunamquinacomosigue:
Enelejemploanterior,elrendimientodelmotorseriaelsiguiente:
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aplicada(trabajoaplicado),serigualalafuerzaresultantemultiplicadaporladistanciaresultante(trabajoresultante).Unamquinasimple,nicreanidestruyetrabajomecnico,slotransformaalgunasdesuscaractersticas.
4.1. LAPALANCA
Lapalancaesunamquinasimplequetienecomofuncintransmitirunafuerzayundesplazamiento.Estcompuestaporunabarrargidaquepuedegirarlibrementealrededordeunpuntodeapoyollamadofulcro.
Puedeutilizarseparaamplificarlafuerzamecnicaqueseaplicaaunobjeto,paraincrementarsuvelocidadoladistanciarecorrida,enrespuestaalaaplicacindeunafuerza.
FUERZASACTUANTES
Sobrelabarrargidaqueconstituyeunapalancaactantresfuerzas:
Lapotencia;P:eslafuerzaqueaplicamosvoluntariamenteconelfindeobtenerunresultado;yaseamanualmenteopormediodemotoresuotrosmecanismos.
Laresistencia;R:eslafuerzaquevencemos,ejercidasobrelapalancaporelcuerpoamover.Suvalorserequivalente,porelprincipiodeaccinyreaccin,alafuerzatransmitidaporlapalancaadichocuerpo.
Lafuerzadeapoyo:eslaejercidaporelfulcrosobrelapalanca.Sinoseconsideraelpesodelabarra,sersiempreigualyopuestaalasumadelasanteriores,detalformademantenerlapalancasindesplazarsedelpuntodeapoyo,sobreelquerotalibremente.
Brazodepotencia;Bp:ladistanciaentreelpuntodeaplicacindelafuerzadepotenciayelpuntodeapoyo.
Brazoderesistencia;Br:distanciaentrelafuerzaderesistenciayelpuntodeapoyo.
DEMO
4.2.
Elplangu
Tienecuerprozam
Paratener
Acon
Ejem
Imaglasporepre
PLANOI
anoinclinadoloagudocon
elaventajadpoverticalmemiento.
analizarlasfrencuental
Enprimeconocidaapoyadorepresent
Existeadeejercidasseencuefuerzaejetienelam
Existefin(FR),quesuperficiesuperficiaproporcioF1=M.g.semayorquinclinadoqueigual
ntinuacinse
plo
inemosqueosiciones1yesentadoen
NCLINADO
oesunamqnelsueloys
denecesitarsente,aunqu
fuerzasexistaexistencia
rlugarsedecomopeso,enelplanoitadaenlafigemsunafusobreelcuerntraenunaercidaporelmismamagnialmenteunasiempreseoe,sumagnitualesdelplanonanuncoefenparaqueuelafuerzad.Portantopeosuperela
epresentau
queremosay2alasquelafigura.
quinasimpleseutilizapara
seunafuerzaeacostade
entessobredevariosor
ebeconsideraqueesconsinclinadoytguraporlaleerzanormalrpoporelpladireccinpeplanosobreitudqueF2=afuerzaderooponealsenuddependeoinclinadoyficientederoeelcuerposderozamientparasubirelasumadeF1
nejemplode
rrastrarelpenosreferimo
equeconsistaelevarcuer
amenorqueaumentarla
uncuerposgenesenlas
arlaexistencsecuenciadeieneunamaetraG.(N),tambianocomocoerpendiculareelcuerpo.EM.g.cosysozamiento,ttidodelmovtantodelpeylasuperficiozamiento.Esemantengatoelcuerpocuerposede1+FR.
elempleode
esoGdesdeos,lasdelce
teenunasuprposacierta
elaqueseemadistanciare
ituadosobresmismas.
ciadeunafuelamasa(M)agnituddeM
nconocidaconsecuenciaalplanoytieEnlafiguraasentidoopuetambinconvimientodelesocomodeeencontactEstafuerzadaenequilibrisedeslizaraeberealizar
elplanoincli
unaaltura1ntrodegrav
perficieplanaltura.
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uerzadegrav)queposee
M.gconunad
comolafuerzdelaterceraeneunamagaparecereprestoalamisocidacomocuerporesplascaractertodelcuerpodebeteneruo.Enelcasoahaciaabajounafuerzac
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antamosdichncerlafuerz
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vedad,tambelcuerpodireccinver
zadereaccialeydeNewgnitudigualaesentadapoma.fuerzadefripectoalasticasoquenvalorigualoenqueF1fuoporelplanoconunamag
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PoleasimpleFIJA
Poleasimplemvil
Unaformaalternativadeutilizarlapoleaesfijarlaalacargaunextremodelacuerdaalsoporte,ytirardelotroextremoparalevantaralapoleaylacarga.
Lapoleasimplemvilproduceunaventajamecnica:lafuerzanecesariaparalevantarlacargaesjustamentelamitaddelafuerzaquehabrasidorequeridaparalevantarlacargasinlapolea.Porelcontrario,lalongituddelacuerdadelaquedebetirarseeseldobledeladistanciaquesedeseahacersubiralacarga.
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Laruedaexteriorolamanivelasonconcntricosconlaruedainterioroeleje.Unafuerzarelativamentepequeaaplicadaalaruedagrandepuedelevantarunacargapesadacolgadadelaruedapequea.Portanto,eltornoactacomounapalancadeprimeraclasedondeelejeconstituyeelpuntodeapoyoylosradiosdeambasruedaslosrespectivosbrazosdepalanca.
Elprincipiodelapalancaafirmaquelapotenciaporelbrazodepotenciaesigualalaresistenciaporelbrazoderesistencia.PuesenelcasodeltornopodemosdefinircomoPotencialafuerzaaplicadaenlamanivelaycomoresistenciaelpesoquequeremosmover.Siendolosbrazosdepotenciayderesistencialosdimetrosdelaruedamayor(manivela)ylaruedamenor(cilindro).
Porejemplo,sielradiodelamanivelaes10vecesmayorqueeldeleje,lafuerzaejercidasobrelacargaes10vecesmayorquelaaplicadaalamanivela.
DEMO
TEMA 2
1. PROPIEDADESFISICOQUIMICASDELAGUA
2. PRINCIPIOSDELAHIDROSTATICA
3. PRINCIPIOSDELAHIDRODINAMICA
INTRODUCCION.PROPIEDADESFISICOQUMICASDELAGUA.HIDROSTATICA.PRESION.ALTURADEASPIRACION.INSTRUMENTOSDEMEDIDA.PRINCIPIOSDEARQUIMEDESYPASCAL.HIDRODINAMICA.CAUDAL.ECUACIONDECONTINUIDAD.BERNOUILLI.EFECTOVENTURI.PERDIDASDECARGA.FUERZADEREACCIONENLANZA.GOLPESDEARIETEYCAVITACION.1. INTRODUCCIONLaHidrulicaeslapartedelamecnicaqueestudiaelequilibrioymovimientodelosfluidos(lquidosygases).Ennuestrocasovamosacentrarnosenloslquidosyespecialmenteenelagua.Loprimeroquedebemostenerclarosonlaspropiedadesfsicasyqumicasdelaguaparasabercomosecomportaencadamomento,yposteriormenteadentrarnosenlasdospartesfundamentalesdelestudiodelamecnicadefluidos.LaHidrulicalapodemosdividirendospartes:Hidrosttica:oestticadefluidosqueeslapartedelaHidrulicaqueestudiaelcomportamientodeloslquidosenequilibrio.Hidrodinmica:odinmicadefluidosqueeslapartedelaHidrulicaqueestudiaelcomportamientodeloslquidosenmovimiento.Encualquierserviciosdebomberostendremosequiposhidrulicos(Bombascentrfugas,herramientasdecorteyseparacin,premezcladoresdeespumas,gatoselevadores,puntales,etc),poresarazonesmuyimportanteelestudiodeestetemaytenerclarostodoslosconceptos.2. PROPIEDADESFISICOQUIMICASDELAGUAElaguaesunasustanciaquequmicamenteseformulacomoH2O;esdecir,queunamolculadeaguasecomponededostomosdehidrgenoenlazadoscovalentementeauntomodeoxgeno.
Elaguapuranotieneolor,sabor,nicolor,esdecir,esinodora,inspidaeincolora.Suimportanciaresideenquecasilatotalidaddelosprocesosqumicosquesucedenenlanaturaleza,nosoloenorganismosvivossinotambinenlasuperficienoorganizadadelatierra,ascomolosquesellevanacaboenlaboratoriosyenlaindustria,tienenlugarentresustanciasdisueltasenagua
Entrelasmolculasdeaguaseestablecenenlacesporpuentesdehidrgenodebidoalaformacindedipoloselectrostticosqueseoriginanalsituarseuntomodehidrgenoentredostomosmselectronegativos,enestecasodeoxgeno.Eloxgeno,alsermselectronegativoqueelhidrgeno,atraems,haciaeste,loselectronescompartidosenlosenlacescovalentesconelhidrgeno,cargndosenegativamente,mientraslostomosdehidrgenosecarganpositivamente,establecindoseasdipoloselctricos.LosenlacesporpuentesdehidrgenosonenlacesporfuerzasdevanderWaalsdegranmagnitud,aunquesonunas20vecesmsdbilesquelosenlacescovalentes.DEM
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aguaseatraenfuertemente,adhirindosepordondesonopuestaslascargas.Enlaprctica,untomodehidrgenosirvecomopuenteentreeltomodeoxgenoalqueestunidocovalentementeyeloxgenodeotramolcula.Laestructuraanteriorsedenominaenlacedehidrgenoopuentedehidrgeno.
Elhechodequelasmolculasdeaguaseadhieranelectrostticamente,asuvezmodificamuchaspropiedadesimportantesdelasustanciaquellamamosagua,comolaviscosidaddinmica,queesmuygrande,olospuntos(temperaturas)defusinyebullicinoloscaloresdefusinyvaporizacin,queseasemejanalosdesustanciasdemayormasamolecular.
COHESIN
Lacohesineslapropiedadconlaquelasmolculasdeaguaseatraenentres.Debidoaestainteraccinseformancuerposdeaguaporadhesindemolculasdeagua,lasgotas.
Lospuentesdehidrgenomantienenlasmolculasdeaguafuertementeunidas,formandounaestructuracompactaquelaconvierteenunlquidocasiincompresible.Alnopodercomprimirsepuedefuncionarenalgunosanimalescomounesqueletohidrosttico,comoocurreenalgunosgusanosperforadorescapacesdeagujerearlarocamediantelapresingeneradaporsuslquidosinternos.Estospuentessepuedenromperfcilmenteconlallegadadeotramolculaconunpolonegativoopositivodependiendodelamolcula,o,conelcalor.
ADHESIN
Elagua,porsugranpotencialdepolaridad,cuentaconlapropiedaddelaadhesin,esdecir,elaguageneralmenteesatradaysemantieneadheridaaotrassuperficies.
TENSIONSUPERFICIAL
Lasfuerzascohesivasentrelasmolculasdeunlquido,sonlasresponsablesdelfenmenoconocidocomotensinsuperficial.Lasmolculasdelasuperficienotienenotrasigualessobretodossuslados,yporlotantosecohesionanmasfuertemente,conaquellasasociadasdirectamenteenlasuperficie.Estoformaunapelculadesuperficie,quehacemasdificilmoverunobjetoatravesdelasuperficie,quecuandoestcompletamentesumergido.
Latensinsuperficial,semidenormalmenteendinas/cm.,lafuerzaqueserequiere(endinas)pararomperunapelculade1cm.delongitud.Sepuedeestablecerdeformaequivalentelaenergasuperficialenergiosporcentmetrocuadrado.Elaguaa20Ctieneunatensinsuperficialde72.8dinas/cmcomparadacon22.3paraelalcoholetlicoy465paraelmercurio. DEM
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Cuandoseintroduceuncapilarenunrecipienteconagua,staasciendeespontneamenteporelcapilarcomositrepase"agarrndose"porlasparedes,hastaalcanzarunnivelsuperioraldelrecipiente,dondelapresinqueejercelacolumnadeaguaseequilibraconlapresincapilar.Aestefenmenosedebe,enparte,laascensindelasaviabruta,desdelasraceshastalashojas,atravsdelosvasosleosos.
CALORESPECFICO
Estapropiedadtambinseencuentraenrelacindirectaconlacapacidaddelaguaparaformarpuentesdehidrgenointermoleculares.Elaguapuedeabsorbergrandescantidadesdecalorqueesutilizadopararomperlospuentesdehidrgeno,porloquelatemperaturaseelevamuylentamente.Elcalorespecficodelaguasedefinecomolacantidaddeenerganecesariaparaelevarlatemperatura,enungradoCelsius,aungramodeaguaencondicionesestndaryesde1cal/Cg,queesiguala4,1840J/Kg.
Lacapacidadcalorficadelaguaesmayorqueladeotroslquidos.Paraevaporarelaguasenecesitamuchaenerga.Primerohayqueromperlospuentesyposteriormentedotaralasmolculasdeaguadelasuficienteenergacinticaparapasardelafaselquidaalagaseosa.Paraevaporarungramodeaguaseprecisan540caloras,aunatemperaturade20C.
TEMPERATURADEFUSINYEVAPORACIN
Presentaunpuntodeebullicinde100C(373,15K)apresinde1atmsfera(seconsideracomoestndarparalapresindeunaatmsferalapresinpromedioexistentealniveldelmar).Elcalorlatentedeevaporacindelaguaa100Ces540cal/g(2260J/g).
Tieneunpuntodefusinde0C(273,15K)apresinde1atm.Elcalorlatentedefusindelhieloa0Ces80cal/g(335J/g).Tieneunestadodesobreenfriadolquidoa25C.
Latemperaturacrticadelagua,esdecir,aquellaapartirdelacualnopuedeestarenestadolquidoindependientementedelapresinalaqueestsometida,esde374Cysecorrespondeconunapresinde217,5atmsferas.
DENSIDAD
Ladensidaddelagualquidaesmuyestableyvarapococonloscambiosdetemperaturaypresin.
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3.2. PRESIONATMOSFERICALamasadeairequeenvuelvelaTierratieneunpesoporelqueejerceunapresinsobrelosseresvivosylosobjetos.Elpesoespecficodelaireaniveldelmar(1atm)ya273,15K(0C)esde1,29Kg/m3,yelpesototaldelaatmsferaesdeunos6.000billonesdetoneladas.Sinembargo,estepesoapenassenota.Aniveldelmar,nuestrocuerposoportaunapresinperifricadealgomsde1Kg./cm,peroesapresinsobrelapielseequilibraporlaqueejercehaciaafueraelairequeentraenlospulmonesylasangre.Acausadeestonoapreciamoslos+/15.000Kg.quesoportamoscadauno.
Lapresin,debidaalpesodelaire,sedenominapresinatmosfricaysuunidaddemedidaeslaatmsfera,queeselpesodeunacolumnademercuriode760mm.dealturay1cmdeseccin,alalatitudde45yalniveldelmar.
Lapresindelairedisminuyeconlaaltura,ascomotambinladensidad.Dichavariacineslogartmica.Asa5000metroslapresinsereducealamitad(1/2atmsfera).Altenerelairesiemprelamismaproporcindeoxgeno,siunoseelevaa5000metros,respiraelmismovolumendeaireperosupresinparcialeslamitadylasangrerecibirlamitaddeoxgeno.
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4. HIDRODINAMICA
Comprendeelestudiodelasleyesquerigenelcomportamientodelosfluidosenmovimiento;estasleyessonenormementecomplejasydependenengranmedidadelaincomprensibilidadyviscosidaddelfluido.LasleyesdelmovimientodefluidosfueronaplicadasporprimeravezporelmatemticosuizoLeonhardEuler(17071783)quienreconociquesolosepuedenaplicardemanerarelativamentesencillaenfluidosincomprensibleseideales,esdecirsisedespreciaelefectodelrozamientoylaviscosidad.Elmovimientodefluidosalolargodeunaconduccinserealizadedosmaneras,quevienendeterminadasporlaviscosidad,ladensidadylavelocidaddelfluido,estasson:Movimientolaminarymovimientoturbulento.Elmovimientolaminaresenelquelaspartculasdescribentrayectoriasuniformesyparalelas,mientrasqueenelmovimientoturbulentosontrayectoriasirregularesycruzadas.Cuantomayoressoneldimetro,lavelocidadyladensidad,ycuantomenoreslaviscosidad,msprobableesqueelflujoseaturbulento.
Unalneadecorriente(ofiletelquido)esunalneaimaginariaquesetomaenunfluidoenmovimientoycorrespondealatrayectoraseguidaporunapartcula,dondelavelocidadestangentealatrayectoraentodomomento.ElregimendependedevariosfactoresquesedefinenelNUMERODEREYNOLDS:
4.1. CAUDAL
Elcaudalogastolopodemosdefinircomolacantidaddelquidoquefluyeporunaconduccindeterminada,porunidaddetiempoyvieneexpresadoenmetroscbicosporhora,olitrosporminuto.
Q=SV
Q=caudal(m3/h.l./min.)S=seccin(m2)
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4.4. VELOCIDADDESALIDA(ECUACIONDETORRICELLI)
Enunrecipienteconunorificioensubase,lavelocidaddesalidadelaguaalsalir,serigualaladeuncuerpoencadalibredesdelasuperficiedelaguahastaesepunto,yvienedefinidaporlaformula:
Velocidad=2gh=razcuadradag=gravedad,9,8m/s.h=alturadesdelasuperficiedelagua.
Comprobamosque,cuandoaumentalapresin,estaesdirectamenteproporcionalalaalturayporlotantotambinalavelocidaddesalidaporelorificio.Aprovechandoecuacin,yutilizndolajuntolaecuacindelcaudal(Q=SxV),podemoscalcularelgastoterico:
GastoTerico=Sx(2gh)=litros/minutoGastoPrctico=2/3xGastoTerico
4.5. EFECTOVENTURI
SirecordamoselteoremadeBernoullisabemosquealaumentarlavelocidaddeunfluidodisminuyesupresin.Sienunaconduccinalaqueselepracticaunestrechamiento,seleconectaotraconduccinenelmismoestrechamiento,producirunadepresinenestaltima.Creandounefectodesuccinoaspiracin.EstoesloqueseconocecomoEfectoVenturi,querecibeestenombreenhonorasudescubridorGiovanniBattistaVenturi(17461822).
Esteefectotieneungrannmerodeaplicaciones;entreellaspodemoscitarelfuncionamientodelosantiguoscarburadoresdelosvehculos,elmecheroBunsen,yrelacionadoconnuestrotrabajoelfuncionamientodelpremezclador.
DEMO
Hidrulica.
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Alrealizaruntendidoydejarloenespera,esconvenientetenerlaprecaucindecolocarloenposicindecortinadeproteccin,paraconseguirasunmenorempujeinicial,producirunmenordaoytenerunamayorproteccinalahoradetrabajar.4.9. GOLPEDEARIETE
Elgolpedearieteesunfenmenoaltamentedestructivoqueseproducecuandohayunabruscavariacinenlavelocidadoenlapresindentrodeunacanalizacinenunainstalacinhidrulica,tambinesconocidocomoelpulsodeJoukowskienhonoralingenierorusoNikolayEgorovichZhukovskiy(18471921),queprofundizensuestudio.Seproducecuandoabrimosocerramosalgunavlvulademanerabrusca.Elprocesoeselsiguiente;cuandocerramosunavlvulabruscamentelaspartculasdeaguaquesehandetenidosonempujadasporlasquevieneninmediatamentedetrsyquesiguenanenmovimiento.Estooriginaunasobrepresinquesedesplazaporlatuberaaunavelocidadalgomenorqueladelsonidoenelagua(1490m/s).Estasobrepresintienedosefectos:primerocomprimeligeramenteelagua,reduciendosuvolumen,ysegundodilataligeramentelatubera.Cuandotodoelaguaquecirculabaenlatuberasehadetenido,cesaelimpulsoquelacomprimay,portanto,statiendeaexpandirse.Porotrolado,latuberaquesehabaensanchadoligeramentetiendearetomarsudimensinnormal.Conjuntamente,estosefectosprovocanotraondadepresinenelsentidocontrario.Elaguasedesplazaendireccincontrariapero,alestarlavlvulacerrada,seproduceunadepresinconrespectoalapresinnormaldelatubera.Alreducirselapresin,elaguapuedepasaraestadogaseosoformandounaburbujamientrasquelatuberasecontrae.Alalcanzarelotroextremodelatubera,silaondanosevedisipadaporejemplo,enundepsitoapresinatmosfrica,sereflejarsiendomitigadaprogresivamenteporlapropiaresistenciaalacompresindelaguayaladilatacindelatubera.Siempredebemosevitarqueseproduzcaelgolpedeariete,puesdeproducirsepuedecausarlesionesalbomberoqueseencuentraenpuntadelanza,ademsdeocasionarseriosdeteriorosencualquieradeloscomponentesdelsistemadeimpulsin.Paraellotendremoslaprecaucindeabrirycerrarlasvlvulasdeformalentayprogresiva.4.10. CAVITACIN
Lacavitacinesunefectoenlamayoradelasocasionesindeseadoyquepuedeproducirgravesdeteriorosenloscomponentesdelasbombascentrfugas,ascomoperdidasderendimientodeestosequipos.Lacavitacinlapodemosdefinircomolaformacindeoquedadesenelsenodeunlquido,originadoporunadescompresindelmismo,detalmaneraquesealcanzalapresinvapordedicholquido,peroadiferenciadelaebullicinenlaqueesnecesarioelevarlapresinvapordellquidoporencimadelapresinatmosfricaparaproducirelcambioalafasegaseosa,enlacavitacinelcambiodefaseseproduceporunacadadepresinpordebajodelapresinvapor.Porotroladolaebullicinseproduceconunaaltatemperatura(1000C),mientrasquelacavitacinseproduceatemperaturaambiente,aunqueunaaltatemperaturalafavorece.
Efectodelacavitacin
DEMO
TEMA 3
1. TIPOSDEBOMBASSEGNSUPRINCIPIODEIMPULSION
2. BOMBASCENTRIFUGAS.PARTES.FUNCIONAMIENTO.LABOMBANH30
3. OTROSMODELOSDEBOMBASCENTRIFUGAS
4. OTROSTIPOSDEBOMBAS
ANEXOAMANUALDEOPERACIONESBOMBANHROSENBAUER
ANEXOBDATOSTECNICOSBOMBASNHROSENBAUER
(PARAACCEDERALOSANEXOS,DESCARGATEELTEMACOMPLETOENPDF,ENLASECCIONDOCUMENTOS)
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3.1. DESIGNACIONDEBOMBASCENTRIFUGAS
Lasbombascentrfugasllevanunaplacadeidentificacindondeseindicanlosdatostcnicosdelfabricante.Lasprestacionesdelabombaseindicanatravsdeunaseriadeletrasynmerosquedetallaremosacontinuacin.
EJEMPLO1:Bb18/6
BBombacontraincendiosBbajapresin18Caudal/1001800litros/minuto6Presion/10(metroscolumnadeagua)60mca=6bares
EJEMPLO2:Bc30/104/40
BBombacontraincendioscPresionCombinada(etapasdebajayalta)Etapadebajapresin:30Caudalenbajapresion/1003000litros/min10Presionenbaja/10100m.c.a=10baresEtapadepresincombinada(altaybaja):4Caudalenaltapresin/100400litros/min40Presionenaltapresin/10400m.c.a=40bares3.2. CURVACARACTERISTICADEUNABOMBACENTRIFUGALapresinmedidaenelcolectordeimpulsindeunabomba,sedenominaalturadeimpulsinyseexpresaenmetrosdecolumnadeagua(m.c.a.).Seconocecomoalturadeaspiracinmanomtrica,alapresinefectivaexistenteenelcolectordeaspiracindelabomba,lacualsevermsadelante,nodebesuperarundeterminadovaloryaqueseproduceelfenmenodelacavitacin.Sedenominapotenciahidrulicadelfluidoalasalidadelabombaa:
Ph=HQ
Dondeeselpesoespecificodelfluido,HessupresinenmetrosdecolumnadeaguayQeselcaudalenmetroscbicosporsegundoquecirculaporlabomba.Estapotenciaeslaenergaqueposeeelfluidoporunidaddetiempoyseempresaenvatios.Sitenemosunabombaacopladaaunmotor,quegiraaNrevolucionesporminuto,sepuededemostrarquelapotenciamecnica(Pm)delmotoresconstante,sinosevaralavelocidaddegiro.
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DETALLEDERODETESBOMBACENTRIFUGANH30DEM
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PARTESDEUNABOMBADEBAJAPRESIONDEMO
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altapresinoaltaybajasimultneamente,colocaremoslavlvulaenlaposicinNP/HP(Rosenbauer).Enstaltimaposicinesdondesedebeconectarelproporcionadordeespumaylaquedaservicioaloscarretesdeprontosocorro.
Vlvuladepurgadebomba:Seutilizaparaevacuarcompletamenteelaguadelcuerpodebomba.Operacinnecesariasiseesperantemperaturasmuybajas.
Vlvulasdelcircuitoderefrigeracindelmotor:Siseobservaenelpaneldeinstrumentosdelabombaquesubelatemperaturadelmotorporencimadelosvaloresaconsejados,accionaremosestavlvula,lacualpermitirqueelaguaderefrigeracindelmotorcirculeporunintercambiadordecalor,manteniendolatemperaturaenvaloresnormales.
Bocadeaspiracindeespumacondosificador:casitodaslasbombas,permitenhacerelpremezcladodelaespumamedianteunabocadotadadeuntapnconracorStorz(alemn),yundosificadorqueregulalaproporcindestaenelagua.Utilizandostaboca,evitamoselusodelpremezcladordeespumaysuprdidadecarga.Nuncautilizarconlallavederetornoaltanqueabierta,paraevitarqueentreespumgenoenl.
Manmetro:instrumentoquemidenlapresindeaguadentrodelabombayqueestnsituadosdentrodelasdiferentesetapas(altaybaja).
Manovacumetro:esunacombinacindelosdosanteriores.Generalmenteelmanovacumetrovienediseadodetalformaqueenelreloj,losvaloresnegativossereflejanencolorrojoylospositivos,cuandoimpulsamos,ennegro.
Ademshayotrosinstrumentoscomo:
Termmetrodetemperaturadeaguadelmotor. Termmetrodeaceite. Manmetrodeaceite. Testigoluminosodepresindeaceite. Testigoluminosodecebadodebomba. Testigodetomadefuerzaconectado,etc. Pulsadordepuestaenmarchadelmotordelvehculo.Muchocuidadoalusar
stemecanismoyaquepuedetenerelvehculounavelocidadengranada.3.5. OPERACIONESCONLABOMBA3.5.1. CONEXINDELABOMBAParatrabajarconlasbombascentrifugasdenuestrosvehculos,loprimeroserrealizarlatomadefuerza,engranndolaconelmotordelvehiculo,paraellorealizaremoslassiguientesoperaciones,segneltipodetomadefuerzaquetengamontadonuestrovehiculo:TomadefuerzaanterioralacajadecambiosParatrabajarconelvehiculoparado:
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CEBADOTROKOMAT
SISTEMAAUTOMATIC(ROSENBAUER)Setratadeuncebadordedoblepistn,montadosobrelacajadeengranajes.SeaccionaatravsdeunacorreaenVyuntensorderodillo.Debeconectarsesoloduranteelprocesodecebado.Cuandoseaccionalapalancadelcebador,lavlvuladebolamontadaenlalneadeaspiracinseabre.Alavez,lacorreaenVqueaccionaelcebadorsetensa,pormediodeuncable.Elcebadordisponedelamismavelocidadquelabombacentrfuga.Elejeexcntricomuevealternativamenteelpistndoble.Enestemovimientoseproducesimultneamente,vaco(Carreradecebado)ypresin(carreradepresin).Lasvlvulastienendiseodediafragmaysedisponenconcntricamenteenlastapasdeaspiracin.Opcionalmente,elsistemadecebadoseequipaconuncontrolautomticodecebado. DEM
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RUBERGPRESIONCOMBINADA
SIDESMIXTA
5. OTROSTIPOSDEBOMBAS5.1. MOTOBOMBAAUXILIARLasmotobombasporttiles,reguladasporlanormaUNEEN14466,sonbombastransportablesquefuncionangraciasaunmotordeexplosinquellevanincorporado.Enlasmotobombasqueseempleanparalaboresdeachiqueprimanelcaudalporencimadelapresin,porellonosonmuyrecomendadasparalaboresdeextincin,debidoaquenopuedenalcanzargrandesalturas.
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Estncompuestaspor:unmotordeexplosindegasolinamonocilindricode4tiempos,bastidortubularenvolventeconlafinalidaddeprotegeralgrupo,yunabombadeunasolaetapadealeacinligerayautoaspirante.Elsistemadearranquesuelesermanual.Suelentenerdiferentesprestaciones,potenciasycaudales.Dadosurobustez,versatilidadyfacilidaddeusosonaptasparalosServiciosdeBomberos.Puedenserubicadasencualquiersitiopuestoquenodependendecablesy/oconexiones.Peridicamentesedebercomprobarelbuenestadodelabujadeencendido,niveldeaceiteycombustible(gasolina),limpiezadelfiltrodeaire,etc.Teniendosiempreencuentadenoutilizardurantelalimpiezadelfiltrodeairedisolventesdebajopuntodeinflamacinpuespodracausarseunaexplosinounincendio.Especialcuidadodeberemosteneralreemplazarlabujaapretndolacorrectamenteconelfindequeasientesobresuarandela.Motobombaauxiliarflotante:Existeunavariacindentrodelasmotobombas,quesedenominaflotante.Bsicamenteesigualalaanteriorperoseleincorporaunflotadorfabricadoenespumadepoliuretanodealtadensidadeinsumergible.Norequierenitubodeaspiracin,nidispositivodecebado.Resistentealaguademaryaguasmuycargadas. DEM
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TEMA 4
1. CONCEPTODECALORYTEMPERATURA
2. CAPACIDADCALORIFICAYCALORESPECIFICO
3. CAMBIOSDEESTADODELAMATERIA.CALORLATENTE
4. ESCALASDETEMPERATURAS.TERMOMETROS
5. DILATACIONDESOLIDOS,LIQUIDOSYGASES
6. ELEMENTOSYCOMPUESTOS.SUSTANCIASYMEZCLAS
7. ATOMOSYMOLECULAS.MOL.NUMERODEAVOGADRO
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CALORYTEMPERATURA.CAPACIDADCALORFICAYCALORESPECFICO.CAMBIOSDEESTADODELAMATERIA.CALORLATENTE.ESCALASDETEMPERATURAS.TERMMETROS.DILATACINDESLIDOS,LQUIDOSYGASES.ELEMENTOSYCOMPUESTOS.SUSTANCIASYMEZCLAS.TOMOSYMOLCULAS.MOL.NUMERODEAVOGADRO
1. ELCALOR
Elcaloreslatransferenciadeenergaentrediferentescuerposodiferenteszonasdeunmismocuerpoqueseencuentranadistintastemperaturas.Esteflujosiempreocurredesdeelcuerpodemayortemperaturahaciaelcuerpodemenortemperatura,ocurriendolatransferenciadecalorhastaqueamboscuerposseencuentrenenequilibriotrmico(ejemplo:unabebidafradejadaenunahabitacinseentibia).
Laenergapuedesertransferidapordiferentesmecanismos,entrelosquecaberesearlaradiacin,laconduccinylaconveccin,aunqueenlamayoradelosprocesosrealestodosseencuentranpresentesenmayoromenorgrado.
Laenergaquepuedeintercambiaruncuerpoconsuentornodependedeltipodetransformacinqueseefectesobreesecuerpoyportantodependedelcamino.Loscuerposnotienencalor,sinoenergainterna.
LaunidaddemedidadelcalorenelSistemaInternacionaldeUnidadeseslamismaqueladelaenergayeltrabajo:elJulio.
Otraunidadampliamenteutilizadaparamedirlacantidaddeenergatrmicaintercambiadaeslacalora(cal),queeslacantidaddeenergaquehayquesuministraraungramodeaguaparaelevarsutemperatura1C.Diferentescondicionesinicialesdanlugaradiferentesvaloresparalacalora.Lacaloratambinesconocidacomocalorapequea,encomparacinconlakilocalora(kcal),queseconocecomocaloragrandeyesutilizadaennutricin.
1kcal=1000cal
Joule,trasmltiplesexperimentacionesenlasqueelmovimientodeunaspalas,impulsadasporunjuegodepesas,semovanenelinteriordeunrecipienteconagua,establecielequivalentemecnicodelcalor,determinandoelincrementodetemperaturaqueseproducaenelfluidocomoconsecuenciadelosrozamientosproducidosporlaagitacindelaspalas:
1cal=4,184J
ElBTU,(ounidadtrmicabritnica)esunamedidaparaelcalormuyusadaenEstadosUnidosyenmuchosotrospasesdeAmrica.SedefinecomolacantidaddecalorquesedebeagregaraunalibradeaguaparaaumentarsutemperaturaenungradoFahrenheit,yequivalea252caloras.
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Elcalorespecificodeunasustancia,ce,eslacantidaddecalornecesariaparaelevarungradolatemperaturadeunkilogramodedichasustancia.
SemideenJ/(kgK)enelSI.Tambiensepuedeexpresarencal/(gC).
LacantidaddecalornecesariaparaqueunamasamdeunasustanciaaumentesutemperaturadesdeT1hastaT2seexpresaentoncesas:
Q=mce(T2T1)=mceT
(Tseleevariacindelatemperatura,yequivalealatemperaturafinalmenoslatemperaturainicial.)
4. CAMBIOSDEESTADODELAMATERIA
Lamateriasepresentaentresestadosoformasdeagregacin:slido,lquidoygaseoso.Dadaslascondicionesexistentesenlasuperficieterrestre,sloalgunassustanciaspuedenhallarsedemodonaturalenlostresestados,taleselcasodelagua.Lamayoradesustanciassepresentanenunestadoconcreto.As,losmetalesolassustanciasqueconstituyenlosmineralesseencuentranenestadoslidoyeloxgenooelCO2enestadogaseoso:
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Loscambiosdeestadosecaracterizanporlosiguiente:
Nocambianlanaturalezadelasustancia. Seproducenatemperaturaconstanteparacadapresin. Lasustanciaabsorbeocedecalor.Elcalorinvertidoenelprocesoparala
unidaddemasarecibeelnombredecalorlatentedecambiodeestado. Elvalordelatemperaturaalaqueseproducenyelvalordelcalorlatente
correspondientesoncaractersticosdecadacambiodeestadoydelanaturalezadelasustancia.
Laenerganecesariaparaqueunasustanciacambiedeestadoes:
Q=mL
DondemeslamasadelasustanciaconsideradayLesunapropiedadcaractersticadecadasustancia,llamadacalorlatente.ElcalorlatentesemideenJ/kgenunidadesdelSI,otambincal/grKcal/Kg.
Larepresentacingrficadelatemperaturadeunsistemafsicoenfuncindeltiempo,cuandoelsistemaabsorbeoliberauncalorconstanteporunidaddetiempo,sellamagrficadecalentamientooenfriamiento.DEM
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Conductividadtrmica
Laconductividadtrmicaesunapropiedadfsicadelosmaterialesquemidelacapacidaddeconduccindecalor.Enotraspalabraslaconductividadtrmicaestambinlacapacidaddeunasustanciadetransferirlaenergacinticadesusmolculasaotrasmolculasadyacentesoasubstanciasconlasqueestencontacto.EnelSistemaInternacionaldeUnidadeslaconductividadtrmicasemideenW/(Km).TambinseloexpresaenJ/(sCm)
5.2. CONVECCINTRMICA
Sloseproduceenfluidos(lquidosogases),yaqueimplicamovimientodevolmenesdefluidoderegionesqueestnaunatemperatura,aregionesqueestnaotratemperatura.Eltransportedecalorestinseparablementeligadoalmovimientodelpropiomedio.Ej.:loscalefactoresdentrodelacasa.DEM
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6. ESCALASDETEMPERATURAS
Lasescalasdemedicindelatemperaturasedividenfundamentalmenteendostipos,lasrelativasylasabsolutas.Losvaloresquepuedeadoptarlatemperaturaencualquierescalademedicin,notienenunnivelmximo,sinounnivelmnimo:elceroabsoluto.Mientrasquelasescalasabsolutassebasanenelceroabsoluto,lasrelativastienenotrasformasdedefinirse.
RELATIVAS
GradoCelsius(C).ParaestablecerunabasedemedidadelatemperaturaAndersCelsiusutiliz(en1742)lospuntosdefusinyebullicindelagua.Seconsideraqueunamezcladehieloyaguaqueseencuentraenequilibrioconairesaturadoa1atmestenelpuntodefusin.Unamezcladeaguayvapordeagua(sinaire)enequilibrioa1atmdepresinseconsideraqueestenelpuntodeebullicin.Celsiusdividielintervalodetemperaturaqueexisteentrestosdospuntosen100partesigualesalasquellamgradoscentgradosC.Sinembargo,en1948fueronrenombradosgradosCelsiusensuhonor;asmismosecomenzautilizarlaletramaysculaparadenominarlos.
En1954laescalaCelsiusfueredefinidaenlaDcimaConferenciadePesosyMedidasentrminosdeunslopuntofijoydelatemperaturaabsolutadelceroabsoluto.Elpuntoescogidofueelpuntotripledelaguaqueeselestadoenelquelastresfasesdelaguacoexistenenequilibrio,alcualseleasignunvalorde0,01C.LamagnituddelnuevogradoCelsiussedefineapartirdelceroabsolutocomolafraccin1/273,16delintervalodetemperaturaentreelpuntotripledelaguayelceroabsoluto.Comoenlanuevaescalalospuntosdefusinyebullicindelaguason0,00Cy100,00Crespectivamente,resultaidnticaalaescaladeladefinicinanterior,conlaventajadetenerunadefinicintermodinmica.
GradoFahrenheit(F).Tomadivisionesentreelpuntodecongelacindeunadisolucindecloruroamnico(alaqueleasignavalorcero)ylatemperaturanormalcorporalhumana(alaqueleasignavalor100).EsunaunidadtpicamenteusadaenlosEstadosUnidos;errneamente,seasociatambinaotrospasesanglosajonescomoelReinoUnidooIrlanda,queusanlaescalaCelsius.
GradoRaumur(R,Re,R).Usadoparaprocesosindustrialesespecficos,comoeldelalmbar.
ABSOLUTAS
Kelvin(K).ElKelvineslaunidaddemedidadelSI.LaescalaKelvinabsolutaespartedelceroabsolutoydefinelamagnituddesusunidades,detalformaqueelpuntotripledelaguaesexactamentea273,16K.3
DEMO
6.1.
Lass
K
GC
GFAH
R
GR
Rankineintervalo459,67
CONVER
siguientesf
KELVIN
GRADOCELSIUS
GRADOHRENHEIT
RANKINE
GRADOAUMUR
(RoRa).EsosdegradoF.Actualme
RSINDETE
rmulasaso
KELVIN
K=K
C=K273,15
F=K 459,67
Ra=K
Re=(K
273,15)
scalaabsoluequivalententeendes
EMPERATU
ocianconpr
GRADCELSIU
K=C273,1
C=C
F=C +
Ra=(C
273,15)
Re=C
utadelsistetesalaescasuso.
RAS
recisinlas
OUS
GRFAHR
+5
K=(F
C C=(
+32 F
C+
) Ra=F
Re=(
emadeunidalaFahrenhe
diferentes
RADORENHEIT
+459,67)
F32)
F=F
F+459,67
(F32)
dadesAngloeit,cuyoor
escalasdet
RANKINE
K=Ra
C=(Ra
491,67)
F=Ra459,67
Ra=Ra
Re=(Ra
491,67)
osajnconrigenesten
temperatur
GRADRAUM
K=Re273,1
C=Re
F=Re
Ra=Re491,6
Re=R
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12
n
ra:
DOMUR
+15
e
+32
e +67
Re
ypDEM
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Termistor:esundispositivoquevarasuresistenciaelctricaenfuncindelatemperatura.Algunostermmetroshacenusodecircuitosintegradosquecontienenuntermistor,comoelLM35.
Termmetrosdigitales:sonaquellosque,valindosededispositivostransductorescomolosmencionados,utilizanluegocircuitoselectrnicosparaconvertirennmeroslaspequeasvariacionesdetensinobtenidas,mostrandofinalmentelatemperaturaenunvisualizador.
6.3. TERMMETROSESPECIALES
Paramedirciertosparmetrosseempleantermmetrosmodificados,talescomolossiguientes:
Eltermmetrodeglobo,paramedirlatemperaturaradiante.Consisteenuntermmetrodemercurioquetieneelbulbodentrodeunaesferademetalhueca,pintadadenegrodehumo.Laesferaabsorberadiacindelosobjetosdelentornomscalientesqueelaireyemiteradiacinhacialosmsfros,dandocomoresultadounamedicinquetieneencuentalaradiacin.Seutilizaparacomprobarlascondicionesdecomodidaddelaspersonas.
Eltermmetrodebulbohmedo,paramedirelinflujodelahumedadenlasensacintrmica.Juntoconuntermmetroordinarioformaunpsicrmetro,quesirveparamedirhumedadrelativa,tensindevaporypuntoderoco.Sellamadebulbohmedoporquedesubulboodepsitoparteunamuselinadealgodnquelocomunicaconundepsitodeagua.Estedepsitosecolocaalladoymsbajoqueelbulbo,deformaqueporcapilaridadestcontinuamentemojado.
Eltermmetrodemximasymnimasesutilizadoenmeteorologaparasaberlatemperaturamsaltaylamsbajadelda,yconsisteendosinstrumentosmontadosenunsoloaparato.Tambinexistentermmetrosindividualesdemximaodemnimaparausosespecialesodelaboratorio.
7. LADILATACION
7.1. DILATACIONDESOLIDOSCuandouncuerporecibecalor,suspartculassemuevenmsdeprisa,porloquenecesitanmsespacioparadesplazarsey,portanto,elvolumendelcuerpoaumenta.Aesteaumentodevolumenselellamadilatacin.
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Dilatacinsuperficial
Elcoeficientededilatacinsuperficial,,eselaumentodesuperficiedeunslidoderealaunidad,medidoa0C,cuandosutemperaturaseelevaa1C.
=2.
Y,siningunadelasdimensionesdestacasobrelasotras,lastressedilatanporigualyladilatacinescbica.
Dilatacincbica
Elcoeficientededilatacincbica,,representaelaumentodevolumendeunslidodevolumenlaunidad,medidoa0C,cuandosutemperaturaseelevaa1C.
=3.
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Lassustanciaspurasquesepuedendescomponerenotrasmssencillassellamancompuestos(comoelaguaoelcloratodepotasio).
Lassustanciaspurasquenosepuedendescomponerporningnprocedimientosellamanelementos(comoeloxgenooelhidrgeno).
8.1. SUSTANCIASYMEZCLAS
Haymuchsimassustanciaspuras:elagua,elhierro,lasaldecocina,eloxgeno,elazcar,elbutano,etc.Otrastienennombresmenosfamiliares,comocidosulfrico,carbonatodecalcio,benceno,etc.
Unasustanciapuraesaquellaquenopuededescomponerseenotrasmselementalesporprocedimientosfsicossencillosyquepresentaunacomposicinypropiedadesfijasentodasumasa.
Ahorabien,enelmundoquenosrodea,lassustanciaspurasnosuelenencontrarsesolas,sinoformandomezclas.
Siloscomponentesdeunamezclanosedistinguenasimplevista,lamezclasellamahomognea(elaire,elaguademar,lagasolina).Lasdisolucionessonmezclashomogneas.
Siesposibledistinguirasimplevistasuscomponentes,lamezclasellamaheterognea(elgranito,latierraquepisas,unguisodelentejas...).
8.2. ATOMOSYMOLECULAS
LOSATOMOS
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TEMA 5
1. QUIMICADELFUEGO.CONCEPTOSFUNDAMENTALES
2. COMBUSTION.TIPOSDECOMBUSTIONES
3. TRIANGULOYTETRAEDRODELFUEGO
4. ELCOMBUSTIBLE.TIPOSDECOMBUSTIBLE.PROPIEDADES
5. PRODUCTOSDELACOMBUSTION
Qumicade
lfue
go.Com
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QUIMICADELFUEGO.CONCEPTOSFUNDAMENTALES.COMBUSTION.TIPOSDECOMBUSTIONES.TRIANGULOYTETRAEDRODELFUEGO.COMBUSTIBLE.TIPOSDECOMBUSTIBLESYPROPIEDADES.COMBURENTE.ENERGIADEACTIVACION.REACCIONENCADENA.PRODUCTOSDELACOMBUSTION.HUMO.LLAMAS.CALOR.GASES
1. QUIMICADELFUEGO
Elfuegoesunprocesodecombustinquesecaracterizaporlaemisindecaloryqueademsvieneacompaadoporlaaparicindehumo,llamasy/obrasas.Esteprocesoqumico,tambinvieneacompaadodeunaseriedeefectosfsicoscomosonlaemisindeluz,yloscambiosenelestadodeagregacindelasmateriasinvolucradasenelproceso.1.1. CONCEPTOSFUNDAMENTALESAntesdeentrardellenoenelprocesoqumicodelfuego,vamosadefinirunaseriedeconceptosquenosresultaranindispensablesparalacomprensindeltema.DENSIDADRELATIVAEsunacomparacindeladensidaddeunasustanciaconladensidaddeotraquesetomacomoreferencia.Ladensidadrelativaesadimensional(sinunidades),yaquequedadefinidacomoelcocientededosdensidades.Paraloslquidosylosslidos,ladensidaddereferenciahabitualesladelagualquidaalapresinde1atmylatemperaturade4C.Enesascondiciones,ladensidadabsolutadelaguaesde1000kg/m3,poresosedicehabitualmentequeelaguatienedensidad1.DENSIDADRELATIVADEUNGASEsunacomparacionentreelpesodeungasyelpesounvolumendeigualdeairesecoalamismatemperaturaypresin.Paralosgases,ladensidaddereferenciahabitualesladelairealapresinde1atmylatemperaturade0C.d=1,29kg/m3PRESINDEVAPOREslapresinqueejerceunvaporsobresulquidoenelequilibrioentrelavelocidaddeevaporacinyladecondensacin.Lapresinvapordependedelatemperatura.Distintassustanciastienendistintaspresionesvaporaunamismatemperatura.Unasustanciatienedistintaspresionesvaporadistintastemperaturas.
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2.1. TIPOSDECOMBUSTIONLascombustionessepuedenclasificarenprimerlugarporsuvelocidaddereaccin:combustinsinllama,combustinconllamaycombustionesrpidas(explosiones).2.1.1. COMBUSTIONSINLLAMA(Incandescente)Estetipodecombustin,solosedaenmaterialescombustiblesslidos,esrelativamentelentaencomparacinconlacombustinconllama.Puedetenerlugarenlasuperficieoenelinteriordematerialescombustiblesporososcuandoestosnoseencuentranenelmismoestadoqueelagenteoxidante.Tambinsepuededeberaunatemperaturabaja,peroeslacomposicinqumicadelmaterialcombustiblelaqueoriginaqueelincendiogenerebrasaynoproduzcallamas.Porejemplolabrasadeuncigarrillo,quedespusdehaberseencendidotansolopresentabrasa.Otrocasoimportanteeselaislantedelasparedesenelinteriordelostabiques,siseleaportaelsuficienteoxgenoacabarenunacombustinconllama.Otroejemploeseldelacombustindelpoliuretano.2.1.2. COMBUSTIONCONLLAMAEsteeseltipodecombustinqueestamosacostumbradosaver.Adiferenciaqueenelcasoanterior,estetipodecombustinsepuededartantoencombustiblesgaseosos,lquidososlidos.Sinembargo,elcombustiblenopuedearderconllamaencualquierfasedesuestado.Solamenteenfasegaseosaessusceptibledearderconllamauncombustible.Esporelloquetantolosslidoscomoloslquidos,debenpasaraestadogasesosoparapoderarderconllama.Enloscombustiblesslidos,esteprocesosellevaacaboatravsdelapirolisis,queesunadescomposicinqumicaquehacequeelmaterialsolidosevayadescomponiendolasmolculascomplejasdelcombustible,engasescombustiblessimples(derivadosdelcarbonoensumayoria)poraccindelcalorcontinuado.Elprocesodepirolisis,puedetenerlugarapartirdelos80C.Lapirolisisdelamaderatienelugarentrelos150200C.
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2.1.3. COMBUSTIONESRAPIDAS(EXPLOSIONES)Estetipodereaccionessonmsrpidasquelascombustionesconllamayvanacompaadasdeotrosefectospeligrosos,comoeslaliberacindepresin.Normalmentepensamosquesololosexplosivossoncapacesdereaccionardeestamanera,peroexistenmuchasotrassustanciasqueenalgunascondicionespuedenexplotar.Podemosclasificarlasexplosionesendosclases:deflagracionesydetonaciones.Ladeflagracinesunareaccincuyavelocidaddereaccinvadesde1m/salavelocidaddelsonido(340m/s).Cuandolavelocidaddelareaccinesmayorqueladelsonidoseconsiderandetonaciones.Estudiaremosmasafondoestosfenmenosenprximostemas.
3. TRIANGULOYTETRAEDRODELFUEGO
Elestudiodeladinmicadelfuegoydesuextincinsuponelautilizacindedisciplinastalescomolamecnicadefluidos,lastransferenciasdecalorymateriaylacinticaqumica.Sinembargo,confrecuencialostextos(desdeLavoisier)empleanuntringuloountetraedropararepresentarloselementosbsicosdelfuego,siendostaunaformaintuitivadelfuegoydesusmtodosdeextincin.Unasimplificacingrficahabitualparadescribirelprocesodelacombustineseldenominadotringulodelfuego.Conlsequisosignificarqueelfuegonopodaproducirsesinqueseunierantreselementos:elcombustible,elcomburenteylaenergadeactivacin(calor).
3.1. COMBUSTIBLE
ElCombustible,comoacabamosdever,escualquiersustanciacapazdearderendeterminadascondiciones.Cualquiermateriaquepuedaarderosufrirunarapidaoxidacin.
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Composicindelaire
Eloxgenoporsuparte,sedistinguedeotrosgasesnocombustibles,porquefavorecetodotipodecombustin.Asimismoincrementaextraordinariamentelacombustibilidadenlamayoradelosmaterialesconsideradoscomodifcilmentecombustibles.Rebajaporelloelpuntodeinflamabilidadyaumentaengenerallavelocidaddecombustin.
Conuncontenidodeoxgenoenelairedeun24%,lavelocidaddecombustinaumentaeldoble,yconun40%llegaadecuplicarse.
Entrelosagentesoxidantespocofrecuentesquenosencontramosenlosincendios,hayqueincluirciertosproductosqumicosquepuedenliberarfcilmenteoxigenoencondicionesfavorables(porejemploelnitratosdico(NaNO3)yelcloratopotsico(KClO3).Algunosmaterialescombustibles,comoelplsticoabasedepiroxilina,contienenoxgenocombinadoensusmolculasdemodoquepuedenmantenerunacombustinparcialsinaportacinexternadeoxigeno.
3.3. ENERGIADEACTIVACION
LaEnergiadeActivacin,eslaenerga(calor)queesprecisoaportarparaqueelcombustibleyelcomburentereaccionen.Eslaenerganecesariaparaeliniciodelareaccin.
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quesisuperalatemperaturadeignicinpodrabocarenunacombustinespontnea.Laposibilidaddeestedesenlaceseencuentraenfuncindeelgradodeventilacin,elconfinamientoylatasadegeneracindecalor.Laaccinbacterianapuedeelevarlatemperaturahastaunos80Cyprovocaraseliniciodeuncalentamientoespontneoensustanciasenlasquenoseverificaatemperaturaambiente.Elcontenidodehumedaddelosproductosagrcolasalmacenadospuedeiniciarestosprocesos.
Calordedescomposicin:Eselmanifestadoenladescomposicindesustanciasalasquesehadebidosuministrarenergaparasuformacin.
Calordedisolucin:Eseldesprendidoaldisolverseunasustanciaenunlquido.
2. Energacalorficadeorigenelctrico
Calentamientoporresistencia:Lacorrienteelctricageneracalorensupaso
porunconductor,debidoalaresistenciaquesteejercealpasodelacorriente.Unejemploloconstituyelaincandescenciadelfilamentodelaslmparasconvencionales.Elcalentamientoporresistenciaesproporcionalalaresistenciayalcuadradodelaintensidad.
Calentamientodielctrico:Frutodeladistorsindeladistribucinatmicao
molecularantediferenciasdepotencialeselctricos.Taldistorsinestamotivadaporlatendenciadeloselectronesadesplazarse(enladireccindelpotencialpositivo),enunsentidocontrarioalquetiendenahacerlolosionesdecargapositiva,creandotensionesinternas.
Calentamientoporinduccin:Calentamientodelconductoralinducirseun
campoelctricogeneradoporunomagnticofluctuante.Unejemplosonloshornosmicroondasquecalientanlacomidaporesteprincipio.
Calentamientooriginadoporcorrientesdefuga:Eslaenergaqueseproduce
cuandounconductorelctriconoseencuentrabienprotegidoolosaislantesestnestropeados.
Calordebidoaunarcoelctrico:Producidoalinterrumpirseelpasoelctrico
enuncircuito.
Calentamientoporelectricidadesttica:Generadaporlafriccindematerialesunidosquesecarganelctricamenteyluegoseparados.Tambinporunmaterialcargadoporfriccinyqueenunmomentodado,laelectricidadpasaatierraporcontacto.
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Fuentesdeignicinabiertas:Sonaquellasqueestnconstantementeactivas,pudiendoiniciarlaignicin,silamezclainflamablellegaasuubicacin.
Fuentesdeignicinocultas:Sonaquellasqueaunquepermanecen
constantementeactivas,noactandirectamentesobrelacapadegases.
Fuentesdeignicinintermitentes:Sonaquellasqueseactivanespordicamente.(ej:interruptor)
Fuentesdeignicinocultaseintermitentes:Unacombinacindelosdoscasos
anteriores.
3.4. REACCIONENCADENA
Estasencillarepresentacinentringuloseaceptdurantemuchotiempo,sinembargo,secomenzaronaobservaralgunosfenmenosquenopodanexplicarsetotalmentehastaquesedescubriunnuevofactor,lareaccinencadena.Sehademostradoqueparaquelacombustinconllamaprogrese,ysedesarrolle,esprecisoqueseestablezcanunaseriedeprocesosintermediosalosqueselesdenominareaccinencadenadelallama,porloquelateoradeltringulodelfuegosloquedatilparaexplicarlascombustionesdetipoincandescentedondeeloxgenoreaccionadirectamenteconelcombustibleenfaseslidasinlanecesidaddeformarlasespeciesactivasintermediasqueseexplicarnacontinuacin.Paraqueunacombustinseaautomantenida,laenergadelosproductosdebesermuyinferioraladelosreactivos,conloqueexisteunexcesodeenergaqueseviertealmedioporlosmecanismosdetransmisindelcalor.Taltransmisindeberevertirenunacantidadsuficientesobrelamasacombustiblecomburentecomoparaelevarsutemperaturaporencimadeladeinflamacin.Sialgunodeestosdospuntosfallanosedesarrollalacombustin,produciendoseelabortodelareaccin.Eneltranscursodelasreaccionespreviasalaoxidacindeloscombustibles,seproducenunaseriederadicales,acausadelaenergairradiadaporelfocotrmico,quejueganunpapelfundamentalenlaexcitacindelasespeciesqumicasreaccionantes.Parafuegosdehidrocarburos,losradicalespresentesmasfrecuentesyactivossonelhidrgeno(H)ensuformamonoatmica,eloxgeno(O)enesamismasituacinyelgrupohidroxilo(OH).Undesarrollotpicodecombustinseraporejemploladelhidrgeno,quebsicamentequedaradeestamaneraensusprocesosintermedios:
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Loscombustiblessepuedenclasificarsegnsuorigen,gradodepreparacin,estadodeagregacin.
Origen:
Fsiles:Procedendelafermentacindelosseresvivos Nofsiles:Elresto
GradodePreparacin:
Naturales:Seutilizantalycomoaparecenensuorigen Elaborados:Antesdeserconsumidossesometenadeterminadosprocesosde
transformacin
EstadodeAgregacin:
Slidos:Seencuentranentalestadoenlanaturalezaounaveztransformados.Porejemplo,lamadera,elcarbn..
Lquidos:Cualquierlquidoquepuedaserusadocomocombustibleyquepuedaservertidoybombeado
Gaseosos:Seencuentranenestadogaseoso.Seincluyeelgasnaturalytodassusvariedades.Tambinelgasdecarbn,depetrleo,dealtoshornos,gasciudadydiversasmezclas.
4.2. COMBUSTIBLESSOLIDOS
4.2.1. MATERIASCELULOSICAS
LacelulosaesunhidratodecarbonoCHO.Altamentepolimerizado.Sepresentaenformaalfa,betaogammasegnsugradodepolimerizacin.Eselcombustiblehistricamentemsconocido.Eselprincipalcomponentedelamadera,papeleinfinidaddetejidos.Supuntodeignicines230C.
Lastemperaturasdeignicindelamaderayderivadosdependende: Densidad. Caractersticasfsicas(dimensionesyforma) Humedad. Velocidadyduracindelcalentamiento. Naturalezadelfocodecalor. Suministroyvelocidaddelaire.
4.2.2. PLASTICOS
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componentessegnelpuntodeebullicindecadauno,elcualdependedelnmerodetomodeCquetengaelcomponente,juntoconsunaturaleza.
Apartirdelcrudodepetrleopodemosobtenerungrannmerodecombustibleslquidos.Elpetrleoresultaserlafuenteporantonomasiadecombustibleslquidos.Losprincipalescombustibleslquidosson:
Gasolinas:AbarcancompuestoshidrocarbonadosquevandesdeC4aC10. Kerosenos:C10aC14:cadenashidrocarbonadasde10a14tomosdeC Turbojets(gasolinasdeaviacin):C10C18/C14 Gasleos:C15C18 Fueloil:Vanaserloquetenganunpuntodedestilacinmsaltos;esdecir,los
demayornmerodetomosdecarbonoylosmspesados.
4.3.2. PROCESODECOMBUSTINDELOSLQUIDOSLareaccinsiempreseverificasobrelasuperficieporevaporacindellquido.Dichosvaporessemezclanpordifusinconelcomburenteparaformarlamasareactiva.Enfuncindelavelocidaddeevaporacin,lacombustinsedesarrollarprogresandoporlasuperficiedellquidohastacubrirlaensutotalidad,oseautoextinguirporinsuficienciadecombustibleenlamezclareactiva.Existenlquidoscuyosvaporesposeenunabajatasadeproduccinenergticaaloxidarse,lacual,resultainsuficienteparamantenerlavelocidadnecesariade
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Eslacantidadtotaldecalordesprendidoenlacombustincompletadeunaunidaddevolumendecombustiblecuandoelvapordeaguaoriginadoenlacombustinestcondensadoysecontabiliza,porconsiguiente,elcalordesprendidoenestecambiodefase.
Podercalorficoinferior
Eslacantidadtotaldecalordesprendidoenlacombustincompletadeunaunidaddevolumendecombustiblesincontarlapartecorrespondientealcalorlatentedelvapordeaguageneradoenlacombustin,yaquenoseproducecambiodefase,yseexpulsacomovapor.
MATERIALPODERCALORIFICO
(Mgcal/kg)PVC 3
CARBON 7A8COK 6,6
LIGNITO 4,3A5,8TURBA 3,5AZUCAR 4
BUTILNEOPANO 8,3CARTONES 6MADERA 4
POLISOPRENO 10,8SERRINDEPINO 5,37
ASFALTO 9,87POLIETILENO 11POLIESTIRENO 9,6
CLORURODEMETILO 3,2METACRILATOMETILO 6,1
ALCOHOLETILICO 6,45TOLUENO 8,6PETROLEO 9GASOLINA 11ALQUITRAN 8,6GLICERINA 4,3
ACEITECOCINA 10,2A11EBONITA(GOMA
DURA) 7,9
4.5.2. PUNTOSDEIGNICION,INFLAMACIONYAUTOIGNICION
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ndecano.......................................208CLatemperaturadeautoignicindehidrocarburosenairedisminuyealaumentareltamaodelrecipiente.Latemperaturadeautoignicinpuededisminuirsustancialmenteantelapresenciadecatalizadorescomopolvodexidodehierro,anteatmsferasricasenoxgenoyantepresioneselevadas.Habitualmentesecreandudasantelostrminoscorrectosdebidoalasdiferentesnomenclaturaseuropea(UNE)yamericanas(NFPA),ysuusoendiferentestemarios,porloqueprestaratencinsiempreenlostrminosaplicablesanuestranormativa(UNE).
4.5.3. LIMITESDEINFLAMABILIDAD
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ETANOC2H6 1,05 472 135 89 312,5 38CLORURODEVINILOC2H3
470
14 3,633
HIDROGENOH2 0,07 560 18 253 .475METANOCH4 0,6 537 188 160 .515ETILENOC2H4 0,98 425 136 104 2,736 79MONOXIDODECARBONO
1 609
192 12,574
AMONIACO 630 33 1625
LIQUIDOS T.AUTO T.IGN T.EBULL LIELSESULFURODECARBONO 102 38 46 1,244AGUARRAS 232 38 1,16GASOLINA 285 43 38 1,47,6ACETONA 465 18 56 2,512ETANOL 363 13 78 4,319GASOIL 338 65 260 .613HEXANO 223 22 64 1,175ACETATODEETILO 2,211,4ACEITEDEOLIVA 343 ACEITELUBRICANTE 149232 GLICERINA 370 160 METANOL 385 11 64 .636TOLUENO 480 4,4 1,27,1BENCENO 560 11 1,47,1HEPTANO 204 4 98 1,67QUEROSENO 220 3563 130325 0,68PENTANO 260 40 1,57,8DECANO 0,85,4
SOLIDOS T.AUTO(C) T.IGN(C)LIGNITO 250 MADERADEPINO 280 225CELULOSA 230 230POLIETILENO 350 340POLIAMIDA 425 420POLIESTIRENO 488496 345PVC 454 RESINASFENOLICAS 571580
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5. PRODUCTOSRESULTANTESDELACOMBUSTION
5.1. HUMO
Estcompuestoporpartculasslidasylquidasensuspensinenelaire.Contamaoscomprendidosentre0.005y0.01micras(1micraomicrn=0,001mm).Tieneefectosirritantessobrelasmucosas.Provocaellagrimeodelosojosdificultandolavisin.Asuvezevitaelpasodelaluz,complicandolastareasdeextincinysalvamento,ascomodeevacuacindelaspersonasafectadas.Einclusopuedellegaraserinflamabley/oexplosivocuandosedenlascondicionesadecuadas.Elhumoconstituyeprcticamenteelprimerfactorderiesgoeneldesarrollodeunincendio,antesdepodersesentirunefectodeincrementodelatemperatura.Enigualdaddecondiciones,unosmaterialesemitenmshumoqueotros.Loslquidosinflamablesemiten,porlogeneral,undensohumonegro.Esmuydifcilaventurarqueporelcolordelhumosepuedasaberloqueestardiendo,yaquelapercepcinluminosadependedemuchosfactoresexternos,ajenosalprocesodecombustin.Entrminosgeneralessepuededecirorientativamente:
HUMOSBLANCOS:Combustindeproductosvegetales,forrajes,piensos,etc...
HUMOSAMARILLOS:Sustanciasqumicasquecontienenazufre,combustiblesquecontienencidoclorhdricoyntrico.
HUMOSGRISES:Compuestoscelulsicos,fibrasartificiales,etc...
HUMONEGROCLARO:Caucho.
HUMONEGROOSCURO:Petrleo,fibrasacrlicas,...
Igualmente,elhumoirmezcladocongasestxicosquemodificarnsucolor.Siempreattuloorientativo,podemosutilizarlasiguienteregla:
HUMOBLANCO.Ardelibremente.
HUMONEGRO.Faltadeoxgeno.
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Estasllamaspuedenpresentarsededosformasbsicas:
Laminares
Sonaquellasllamasde"premezcla",quepresentanunfrentecontnuoyclaramentedefinido,presentandoelfludoentranteosalientedeformaaerodinmica.
Turbulentas
Estassuelendefinirsecomorellenas.Aveces,suelenproducirsonidos"desarticuladosyconfusos".Elfrentedelallamafluctavelozmente,presentandomuchosremolinos.
Estasturbulenciassedebenal"flujo"eneltubodelmecheroyala"llama"misma.
Estasllamassehallandirectamenterelacionadas,aflujosdegranvelocidadydebidoaqueabarcanungranreadecombustin.Sonmuyeficientesenloqueserefierealaproduccindecalorporunidaddevolmen.
5.2.2. LLAMASDEDIFUSION.
Loscombustibleslquidosyslidosyalgunosgases(encircunstanciasespeciales),sonlosqueproducen"estetipodellamas".
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5.3.3. RADIACIN
Elcalordelsolsesientetanprontocomoaparece.Cuandoelsolseoculta,latierracomienzaaenfriarseconunarapidezsimilar.Nosotrosllevamosunasombrillaparaprotegernosdelcalordelsol.Unchorrodeneblinainterpuestoentreelbomberoyelfuegominimizarelcalorquerecibeelbombero.Aunqueelaireesundeficienteconductor,resultaobvioqueelcalorpuedeviajardondelamaterianoexiste.
Estefenmenodetransmisindelcalorseconocecomoradiacindelasondasdecalor.Lasondasdeluzycalorsonsimilaresennaturaleza,perodifierenenlalongituddelciclo.Lasondasdecalorsonmslargasquelasondasdeluzysonllamadasalgunasvecesrayosinfrarrojos.Elcalorderadiacinviajaraatravsdelespaciohastaquealcanzaunobjetoopaco.Amedidaqueelobjetoesexpuestoalcalorporradiacin,emitircalorderadiacindesdesusuperficie.ElcalorporoxidacinesunadeLasmayoresfuentesdeproporcindeincendios,ysuimportanciademandaatencininmediataenaquellospuntosdondelaexposicinalaradiacinresultasevera.
5.4. GASES
Entodaslascombustionesgranpartedeloselementosqueconstituyenelcombustibleformancompuestosgaseososalarder.Lagamaycantidaddegasesqueseproducenenlosincendiosdependedelosmaterialespresentesenlacombustin.Sueleserelproblemaprincipaleltotaldesconocimientodelasconstantesyreaccionesqueseestnproduciendoenelsiniestro.Estosgasespuedenser,enparte,txicosyproducirenlaspersonasquelorespiranincapacidadesfsicas,prdidadecoordinacin,losdesorientacin,envenenamientose
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5.4.5. SULFURODEHIDROGENO.SH2Seproduceenlacombustinincompletadelasmateriasorgnicasquecontienenazufre(cauchos,neumticos,lanas...).Tambinseencuentraamenudoencloacas,plantasdetratamientoderesiduos,debidoaladescomposicindelasmateriasorgnicas.Esungasincoloroytieneunfuerteolorahuevospodridos.LaexposicinaaltasconcentracionesdeCHNpuedeprovocarfallosrespiratorioseinclusolamuerte.Eltratamientogeneralesaplicaraguasobrelosvertidossobrepielyojosysuministrarrespiracinartificialenloscasosmsgraves.5.4.6. ANHDRIDOSULFUROSO.SO2Seproduceporlaoxidacincompletadelasmateriasorgnicasquecontienenazufre,sedelatainmediatamentealserirritanteparalosojosyelsistemarespiratorio.Esungasincoloro.Cuandosecombinaconlahumedaddeltractorespiratorioseconvierteencorrosivo,causandoedemasadeterminadasconcentraciones.Laexposicinaconcentracionesdeun0,05%seconsideranpeligrosasinclusoduranteperodosbreves.Eltratamientohabitualeselgeneralparatodoslosgasestxicos.5.4.7. AMONIACOSedesprendecuandoardencombustiblesquecontienennitrgeno:lana,seda,algunospolmeros,...Olorinsoportableyacre.Tieneefectosirritantesparaojosynariz.Largaspermanenciasenconcentracionesaltasprovocandesdelesionesenlacrneahastacomplicacionespulmonares.5.4.8. DIXIDODENITRGENO.NO2Apareceenlacombustindenitratodecelulosa,nitratoamnico,...ycuandoelcidontricoentraencontactoconotrosmateriales(madera,metales,...).Provocaefectossimilaresalanhdridosulfuroso.Seidentificaporsucolormarrnrojizoyesaltamentetxico,pudiendoaparecersusefectosinclusobastantetiempodespusdehaberlorespirado.
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TEMA 6
1. CLASIFICACIONDELOSFUEGOS
2. METODOSDEEXTINCION
3. AGENTESEXTINTORESYSUSPROPIEDADES
ClasesdeFuego.AgentesExtintores.
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CLASIFICACIONDELOSFUEGOS.METODOSDEEXTINCION.AGENTESEXTINTORES.CLASIFICACION.DESCRIPCION.SUSTANCIASEXTINTORASADECUADASACADATIPODEFUEGO
1. CLASIFICACIONDELOSFUEGOS1.1. SEGNELTIPODECOMBUSTIBLELanormaUNEEN2establecelasclasesdefuegonormalizadas:Losfuegossehanclasificadoencuatrotiposdeacuerdoconlanaturalezadelcombustible,porloquenoprevunaclaseparticularparalosfuegosquerepresentanriesgoelctrico.Adems,estaclasificacinesparticularmentetilenlaluchacontraincendiosempleandoextintores.
ClaseA:Fuegosdematerialescombustiblesslidoscomunes,generalmentedenaturalezaorgnica,talescomomadera,papel,textiles,cauchosyplsticostermoestables.Agenteextintor:Agua,Aguaconespuma,Aguacongel,Polvo.
ClaseB:Fuegosdelquidosinflamablesyslidoslicuablescomogasolina,petrleo,aceites,grasas,pinturas,barnices,alcoholAgenteextintor:Aguaconespuma,polvo,CO2,N2,Combinacionesdeargnyotrosgasesnoblesetc.enelcasodeproteccinderecintos,
objetosyenredesfijas.
ClaseC:Estacategoraincluyelosfuegosdegasesinflamablestalescomopropano,butano,metanoAgenteextintor:Aguaconespuma,Aguadealtapresin,Polvo,CO2,etc..Nota:Unallamadegasseextingueslocuandoelgasestcortado,en
casocontrario,alsalirmsgasnuevamenteseinflama.Peligrodeexplosin.Paratomarenconsideracin:Elextintordebegenerarunapresinsuperioralapresindelgas.
ClaseD:Fuegosdemetalesyproductosqumicosreactivostalescomomagnesio,sodio,potasio,circonio,titanio,etc.Nota:Metalesquepuedeninflamarse:Aleacionesdealuminioymagnesio,titanio,etc.EnelcasodeTitanio,aunatemperaturainferiora
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ClasesdeFuego.AgentesExtintores.
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1000Csepuedeextinguirtambincongel,arenaseca,cementooparecidos.Aleacionesdealuminioymagnesionopuedenserextintas.Idealescubrirlasconcemento,asseprotegenlascercanasyseesperahastaqueterminendequemarse.
ClaseF:Fuegosdeaceitesygrasasinflamables,acumuladoenlasextraccionesdecocinasindustrialesocomerciales.Muyespecificoyrequieretcnicasdefinidas
Nota:Lamayoradelassustanciasextintorasacuosasinclusolasprobadas,puedencausarebullicionesdeaceite(explosindeaceite).Otrosfactoresquesernecesariotenerencuentaalahoradedecidirsobreeltipodeagentedeextincinsonlanecesidaddeproteccinfrenteaotrotipoderiesgos,lavelocidadconqueactuar(accionamientomanualoautomtico),eltamaoytipoderiesgo,elposibledaoacausarporelagenteextintorenlasinstalacionesPorltimo,enocasioneselfuegoseproduceenzonasqueexistetensinelctrica.Enestoscasos,hayquetenerprecaucionesespecialesenlaextincin.Masadelanteestudiaremosmasenprofundidadlosdiferentestiposdeagentesextintoresysuusosegnlasclasesdefuego.1.2. SEGNELFOCOENELQUESEPRODUCEN
Focoplano:Cuandoelincendiosedesarrollapreferentementesobreunplanohorizontal(sinngulosmuertos).
Focovertical:Cuandoelincendiosedesarrollasobrevariosplanos
horizontales,oinclinadosyverticales(existenciadengulosmuertos).
Focoalimentado:Cuandoelincendioesalimentadoporaportacindecombustibledesdealmacenamientosodepsitosnoafectadosporelfuego.
1.3. SEGNELENTORNODELINCENDIO
IncendiosUrbanos:Aquellosqueseproducenenzonasdestinadasaresidencia,ocio,usoadministrativo,educacin,etc,conprincipalriesgodepresenciadepersonas.
IncendiosIndustriales:Aquellosqueseproducenenzonasdestinadasa
produccin,transformacinoalmacenajedeproductos,conprincipalriesgodel
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3. AGENTESEXTINTORESUnagenteextintorsepuededefinircomoaquelproductoqumicoque,alseraplicadoaunincendio,escapazdeextinguirloactuandosobreunoomscomponentesdeltetraedrodelfuego,esdecirmedianteeliminacin,sofocacin,enfriamientooinhibicin.Acontinuacindescribiremoslosdiferentesagentesextintores.3.1. SOLIDOSDefinicin.Esunagenteextintorcompuestoporproductosqumicosslidospulverizadosextintoresdelfuego,ydeotrosproductosquemejoransuscaractersticas.3.1.1. POLVOEXTINTORElpolvosecoesunamezcladepolvosqueseempleacomoagenteextintor;seaplicapormediodeextintoresporttiles,manguerasmanualesosistemasfijos.Losprimerosagentesdeestetipoquesedesarrollaronfueronabasedebraxydebicarbonatosdico.Elbicarbonatosdicollegaserelmsempleadoporsumayoreficaciacomoagenteextintor.En1960semodificelpolvosecoabasedebicarbonatosdico,parahacerlocompatibleconlasespumasprotenicasdebajaexpansinypermitirsuempleoenlosataquesdedoblesagentes.Entonces,aparecieronlospolvospolivalentes(abasedefosfatomonoamnicoy"PurpleK"(abasedebicarbonatopotsico)parasuusocomoagenteextintor.PocodespusaparecielSuperK(abasedecloruropotsico),conigualeficaciaqueelPurpleK.Afinalesdelos60losbritnicoscrearonunpolvosecoabasedebicarbonatodeureapotasio(Monnex).Sumayorinconvenienteesquenoproduceenfriamiento,porloquecuandoenunincendiosehanalcanzadoaltastemperaturaspuededarseelreencendido,siendoaconsejableenfriarconagua.Estosproductossemezclanconvariosaditivosparamejorarsuscaractersticasdeaislamientoelctrico,defluidezyderepulsinalagua.Losaditivosmscomnmenteempleadossonestearatosmetlicos,fosfatodecalcioosiliconas,querecubrenlaspartculasdepolvosecoparaconferirlesfluidezyresistenciaalosefectosdeendurecimientoyformacindecostrasporhumedadyvibracin.Seaplicansiempreenunpolvomuyfinoconuntamaodepartculasqueoscilade10a70micras.Eltamaoptimosonde25a30micrasExistendistintostiposdepolvosextintores:
PolvoBC(tambinllamadopolvonormalopolvoordinario)cuyacomposicinesabasedebicarbonatossdicoopotsicoysulfatos.Elmtododeextincin
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esevitarlapropagacindelareaccinencadena,esdecir,porinhibicin,ytambinporsofocacinqueleproporcionaelbicarbonatosdicoalconvertirseporlaaccindelfuegoenanhdridocarbnico.NoesefectivoenfuegosconbrasasyaquenoproducecostracomoelpolvoABC.Aditivos:SiliconaoEstearatosMetlicos(fosfatotriclcico),paralafluidez.
PolvoABC(polvopolivalenteoantibrasa)cuyocomponentebsicoesel
fosfatoamnico.Elmtododeextincinesevitarlapropagacindelareaccinencadena,esdecir,elamoniacoreducelosionesOHnegativos,actuandoporinhibicin,ytambinporsofocacinalcubrirelcombustible,medianteelresiduopegajosoquedejalasalamnicaaldescomponerse.Liberaamoniacoycidometafosfrico.Aditivosparalafluidez:Resinastermoplasticas.
AmbospolvostantoBCcomoABCNosontxicos,peroengrandesconcentracionesperjudicagravementelavisibilidad,causandoproblemasalrespirarycontaminandoequiposdelicados,esligeramentecorrosivodebidoasuscomponentes,porloqueserecomiendasulimpiezadespusdesuuso,noesconductordelaelectricidad,porloquepuedeutilizarseenpresenciaelctrica(max.1000v).Comopropiedadesextintorastambinsepuedecitarelenfriamientoporlaabsorcindeenergacalricaprcticamentedespreciableyelefectodeapantallamientodelaradiacintrmicaalproyectarunanubedepolvosobreelfuegoinclusosuperioralproducidoporelaguapulverizada.
ClaseD(oespeciales):Desarrolladosapartirdeformulacionesmuyespecficas,yqueseencuentranenpermanenteevolucin,debidoprincipalmentealasnecesidadesqueseplanteandaadaconlasnuevastecnologas,queseutilizanparaeltratamientodefuegosdelaClaseDoespeciales,comofuegosdecirconio,magnesio,sodio,potasio,etc.Hayquetenerencuentaquelapeligrosidadespecialdeestosfuegos,talescomoliberacindegasestxicos,reaccionesexplosivas,altastemperaturas,etc,requierendeuntratamientoparticularyespecialparaestosproductos.Hayquedestacarquetantoestosagentesextintorescomoelriesgodeincendiosdeestetiposeencuentranlocalizadosenindustriasespecficas.Algunosdeestosson:
MetLx.Compuestoporclorurosdicomasaditivoscomofosfatotriclcicoyestearatosmetlicosquemejoranlafluidezylahidrofugacin,tambinunmaterialplsticoquepermiteaglutinarlaspartculasdeclorurosdicoenelincendio.Noescombustible,niabrasivo,niconductor.Sealmacenaenrecipientesselladosyenextintores(de12kgporttilesdecartuchodecoymvilesde50,100y150kgdecarga)quegraciasasuscaractersticasnoesnecesariorenovar
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peridicamentelacargadelosextintores.Esaptoparapiezassolidasgraciasasucapacidaddeadherirsealasparedesdelcombustiblecaliente.Hayextintoresparaincendiosdemagnesioysodioenderramesoenprofundidadyparafuegosdepotasio,calcioysodiopotasio.Puedenserempleadosenloscasosenqueelcirconio,uranio,titanioyaluminioenpolvopresentanriesgosgraves.Mtodosdeextincin:sofocacinyensegundolugarenfriamiento.Mtodosdeaplicacin:extintor,amanooconpalaysistemasfijosdeextincin.
NaX.Compuestoporbicarbonatosdicoconaditivosquemejoranlafluidezylahigroscopicidadyquelehacenformarunacostraporencimadelsodioincendiado.Especialparafuegosdesodiometlico.Noescombustible,niabrasivo,niconductor.Sealmacenaenrecipientesselladosde25kgyenextintores(de12kgporttilesymvilesde50y100kgdecarga)quegraciasasuscaractersticasnoesnecesariorenovarperidicamentelacargadelosextintores.Mtodosdeextincin:sofocacinyensegundolugarenfriamiento.Mtodosdeaplicacin:extintoresoconpala.G1yMetalGuard.Compuestoporcoquedefundicin,grafitadoycribadoalqueseleaadefosfatoorgnico.Seencuentradisgregadoengranosdediferentetamaoparamejorarsurendimiento.Elgrafitoactacomotermoconductorquedandocompactadosobreelfuegoyelmaterialorgnicosedescomponeconelcalorgenerandoungasquepenetraentrelaspartculasdegrafitoimpidiendolaentradadeaire.Noescombustible,nitoxico.Susformasdealmacenamientosonencajas,cubos,montonesycartuchospuestoquenoseapelmaza.Su
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unaexplosin.Polvodetalco:recomendadoparafuegosdemagnesio,principalmenteparasucontrol.
Limadurasdehierro:fuegosdevirutasdemagnesio,enfriandocontribuyenalaextincin.Polvodecobre:parafuegosdelitio.Cenizasdesosa:empleadoparafuegosdemetales.
* Aceptable ** Adecuado *** Muy adecuado C Slo para control de fuego Encuantoasucompatibilidaddependiendodeltipodefuego:
ClaseA:Elpolvoconvencionalnoescapazdeextinguirestetipodefuegos,aunquesiloeselpolvopolivalente.
ClaseB:Esmuyadecuadoelempleodeextintoresdepolvo.Esmaseficazel
polvoconvencional.
ClaseC:Esadecuadoelempleodeextintoresdepolvo.Esmaseficazelpolvoconvencional.
ClaseD:nicamenteesrecomendableelempleodeagentesextintores
especiales.
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PuedenutilizarseparafuegosenpresenciadetensinelctricasielfabricantecertificaquehasuperadoelensayodielctriconormalizadoenlaNormaUNE23110.Enlaaplicacinsobreaquellosequiposolugarescuyalimpiezaseadifcil,puedeactuarcomoabrasivo,yporsupoderdielctricoalutilizarlosobreequiposdelicados,puededaarlos.HayquetenerencuentaqueelPolvo,annosiendotxico,puedecrearproblemasensuutilizacinalprovocarunaatmsferapulverulentaqueimpidelavisinypuedeafectaralasvasrespiratorias.Modosdeaplicacin:Puedeemplearseenextintoresporttiles,mviles,automticos,enlosqueseutilizaelNitrgenocomoagenteimpulsor(enocasionesseempleaCO),comoensistemasfijosycomoyahemosdescritoconlospolvosespecialesparametales.3.2. LQUIDOS3.2.1. AGUAElaguaeselagenteextintormsconocidoyutilizadoalolargodelahistoria,siendoademselmseconmicoymenoscontaminante.Sinembargo,estonoquieredecirqueseaadecuadoparatodotipodefuegospuestoquesuutilizacinpuedeserpeligrosaycontraproducenteparaalgntipodefuego,comoeselcasodelosmetalesreductores,fuegosenpresenciadecorrienteelctrica,cuandoexistapeligrodederrameocuandoelaguaalseraplicadapuedacausardaosmayorescomoenfuegosdecomponenteselectrnicos,museos,etc...PropiedadesFsicas:
Densidada3,98C:1000 Densidada10C:999 Densidada100C:958 Ladensidaddelaguademaresun4%mayorqueladulce. Tensinsuperficiala18C:73din/cm TensinSuperficiala100C:52din/cm Viscosidad:1Poise=1gr/cmxs Conductividadelctrica:4,2x10mOHM
PropiedadesExtintoras:
Calorespecifico:1cal/gr Calorespecificovapor:0,45cal/gr Calorespecificodelaguaenestadosolido:0,5cal/grporCqueaumente. CalorLatentedeFusion:80cal/gr
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CalorLatentedeVaporizacin:537cal/gr(pararesolverproblemasseutiliza540cal/gr)
AlcanceenChorrocompacto:26metros Alcanceenpulverizacina7kg/cm:7,5metros NousarenlquidosconTdeinflamacinmenora40C. Unlitrodeaguaseconvierteen1.700l.devapora100Ca1atm.A260Csu
volumenaumentahasta2.400l.devapor,ya650Caumentahasta3.600l.devaporaprox.
Sueficaciaaumenta7,3vecesmsdeformapulverizadaquechorrocompacto.Capacidadesderefrigeracindelagua:Comomedioextintor,elaguatieneunacapacidaddeenfriamientotericade2,6MWporlitroyporsegundo,aunqueenlaaplicacinprcticadeunataquedirecto,estacapacidadesmsprobablequeseadealrededorde0,84MWporlitroyporsegundo.Poniendotalescifrasenperspectiva,elbomberoescapazdeapreciarelverdaderopotencialdeextincindelaslneasdeaguaencualquiersituacinespecfica.Comoejemplotenemosqueelrangodedesprendimientodecalor(RDC)estimadoparaunasillacubiertadeespumaestnormalmenteentre4y500Kw.,mientrasqueunpequeoaparadordesprenderunos1.8MW.Sinembargo,fuegosmsgrandestalescomoaquellosqueenvuelvenmodernospuestosdetrabajoenoficinas,compuestospormobiliario,materialdeescritorioyterminalesdeordenador,puedenpresentarungrandesafoyRDCsde1.7MWencincominutos(twopartition)y6.7MWennueveminutos(threepartition),hansidoregistradosdesdeestosartculos.Unsofdetresplazasdesprenderunos3.5MWyunaliteradepinoalcanzarlos4.5MW.
Tericamenteunnicogramodeagualquidapuedeextinguirunvolumende50litrosdellama,reduciendosutemperaturapordebajodeunvalorcrtico.Estoequivaleaunrangodeaplicacinde0,02litrospormetrocbico.
Lasfrmulaseuropeashansugeridoquecaudalestanbajoscomopor15litros
minutoporcada28mdefuegosonsuficientes.Mtodosdeextincindelagua:Elaguatienelacapacidaddeabsorberelcalor,yportantosucapacidaddeextinguirelfuegoseraporenfriamiento,esdecir,impidiendoquesealcancelaenergadeactivacinnecesaria.Peroadems,suevaporacinacausadelcalordesplazaaloxgenoy,portanto,impidesucombinacinconelcombustible,porloquetambinactamediantesofocacin,yaquedealgunamaneraeliminaeloxidante. DEM
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Elaguaextingueporelmtododedilucinenlosincendiosdelquidosmisciblesconelaguaoporemulsinenlosnomiscibles.Elefectodeenfriamientoesgeneralmentesuficienteparaelcontrol,lasupresinolaextincindelincendio.Lainertizacinseconsiguecuandolasgotasseevaporanalacercarsealfuegoylaexpansindelaguaenvaporayudaadisminuirlaentradadeoxgenoenlabasedelfuegoyenelreaprxima.Elaguanebulizadageneralmentecontrola,suprimeoextinguefuegosdeformarpidayeficiente.Ladescargadeaguanebulizadasobreunfuegoreducedeformasignificativalatemperaturaalrededordelfuego,ybloquealaradiacinproducidaporelmismo.Lanieblaayudatambinaarrastrarelhumoyotraspartculasdelaire,yabsorbepartedelosgasessolubles,aunquelaabsorcindegasescidosenelaguapuedeconllevarun
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CLASIFICACINDELOSESPUMGENOSEspumogenosProtenicos(P).Seutilizaronporprimeravezen1937enAlemaniaeInglaterraparasofocarfuegoscausadosporelpetrleoysusderivadosendepsitosdepocaprofundidad.Estnformuladosabasedeprotenasnaturaleshidrolizadas(comoladesoja),estasleconfierenelasticidad,resistenciamecnicaycapacidadderetencindeagua.alasqueselesaadenestabilizadoreseinhibidorespararesistirladescomposicin,evitarlacongelacinyprevenirlacorrosin.Sediluyenenelaguaenproporcionesde3%al6%.Nosuelensercompatiblesconpolvosextintoresnipermitencombatirfuegosdedisolventespolares.Tienenuncolormarrnoscuroyunolorftido.Lasespumasqueseproducenconestetipodeespumgenossondensas,viscosas,dealtaestabilidadygranresistenciaalcalor.EspumogenosFluoroprotenicos(FP).Tambinsondeorigenprotenico,seobtienenempleandotensoactivosfluorados.Seemplearonporprimeravezen1965enInglaterra.Respectoalosanterioresmejoralafluidezysuresistenciaalasaltastemperaturas.Conellosemejoransuscondiciones,alhacersemsresistenteslasburbujasalacontaminacindellquido.Sesueleemplearenlasmismasproporcionesquelasanteriores.Suelensercompatiblesconlospolvosextintores.Seempleaenfuegosdedepsitosprofundosdehidrocarburosyderivadosdelpetrleo.Espumgenossintticos(S):estnbasadosenmezclasdeagentestensoactivoshidrocarbonados,pudiendoconteneragentestensoactivosfluoradosyestabilizantesadicionales.Producenespumascuyascaractersticassonlabajaviscosidadydediseminacinrpidasobresuperficiesliquidas.Sucapacidadextintoradependedelvolumendelacapadeespuma,debidoasualtatensinsuperficialnoformanpelculasobrelasuperficiedelcombustible.Estetipodeespumassedebenaplicarconrapidez,conrespectoaotrasespumas,debidoasuinestabilidadyaquepierdenrpidamentesucontenidodeagua.Seusaenconcentracionesdel1al6%.especialmenteparafuegosdelaclaseA.
Espumgenosresistentesalosalcoholes(AR):puedenseradecuadosparausoconcombustiblesdehidrocarburos,yadicionalmentesonresistentesaladestruccincuandoseaplicansobrelasuperficiedecombustiblesmisciblesconagua.Algunosespumgenosresistentesalalcoholpuedenprecipitarunamembranapolimricasobrelasuperficiedelalcohol.LosAFFFseusantantoparahidrocarburoscomoparalquidospolares.Tienelacaractersticadecrearunacapadegelflotantesobreloscombustibles
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oxgeno.Aunquesonmenosconductorasdelaelectricidadquelasanteriores,tampocodebenserutilizadasenpresenciadetensinelctrica.Laespumadealtaexpansinseesparceapenasalcanzaelorificiodesalidadelequipoutilizado.Encuantoalasdemediaexpansin,tienencaractersticasintermediasentrelasanteriores,yseutilizancuandoserequiereunamayorcapacidadderecubrimientoqueconlasespumasdebajaexpansin,obiencuandoserequieremayorcapacidaddeenfriamientoquelaobtenidaconlasdealtaexpansin.Laespumademediaexpansinpuedeproyectarsehastaunosdiezmetrosdedistancia.Esmssensiblealascondicionesclimticas,ysuresistenciaalareignicinesinferioraladelaespumadebajaexpansin.Laespumademediaexpansinseutilizaenloscasosquerequierencantidadesimportantesdeespumacuandoladisponibilidaddeaguaeslimitada.Porotrolado,estbienadaptadaalaretencindeescapesdegaseslicuadosyderramesproductostxicos.Cuandosetratadelquidosinflamablesmisciblesenelagua,slosoneficaceslosespumgenosantialcohol.
Bajaexpansin
o Extincindeincendiosdelquidos.o Confinados,incendiosdevehculos.o Actuacinpreventivaenincendiosdetrfico.o Selladopreventivodederramessinincendio.
Mediaexpansin.
o Selladopreventivodederramessinincendio.
Altaexpansin.
o Inundacindevolmenescerrados.
NORMAUNEEN1568Especificacinparaespumgenosdebajaexpansin,mediaexpansinyaltaexpansinparaaplicacinsobrelasuperficieenlquidosnomisciblesconagua.Agentesextintoresespumgenos.Segn(UNEEN15683)Noviembre2001.
Lasespumaspuedenserutilizadasencombinacinconotrosagentesextintores,particularmenteproductosgaseososypolvos.
Nosedeberanmezclarespumgenosdediferentestiposydiferentes
fabricantes.
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phdelespumgeno.Nodebersermenorque6,0nimayorque9,5a(201)C.Tensinsuperficialdelasolucinespumante.Nodebersermenorque0,95vecesnimayorque1,05veceslatensinsuperficialdelasolucinespumantepreparadausandoelespumgenomuestreado.Etiquetadodelosenvases.Lasiguienteinformacindebesermarcadaenelenvaseoenelembalaje,entreotras:
espumgenodebajaexpansinparalaluchacontraincendios EN15683:2000. formadordepelcula,siloes. laconcentracindeusorecomendada(normalmente1%,3%o6%). latemperaturamximarecomendadadealmacenamientoylamnimade
empleo. NoadecuadoparausoconaguademaroAdecuadoparausoconaguade
mar. sirequiereunequipoespecialdedosificacinsiesnewtoniano. Espumgenopseudoplstico,sielespumgenoespseudoplstico.
Especificacinparaespumgenosdebajaexpansinparaaplicacinsobrelasuperficieenlquidosmisciblesconagua.UNEEN15684,Noviembre2001.Sonprcticamentelasmismasespecificacionesqueenlosnomisciblesexceptoqueenlosensayosseutilizaraacetona.3.3. GASESCompuestooproductogaseosoquecorrectamenteaplicadosobreunfuegodirectaoindirectamente(localcer