Materiales Peligrosos en la Industria y Transporte

El incremento de la manipulación de materiales peligrosos en procesos de producción, durante el transporte e incluso en actividades ilegales (como el transporte no regulado, fábricas y talleres clandestinos o la manipulación de insumos para fabricación de drogas) ha influenciado directamente en la forma de enfrentar los incidentes así como los requisitos legales en nuestro país. En las siguientes líneas revisaremos cuáles son las normas de referencia internacionales, cuál es la legislación local de cumplimiento obligatorio y como estas deben trasladarse a un programa de entrenamiento dentro de la empresa.

Cada vez más insumos llegan rotulados con el SGA.

La normatividad internacional de referencia como la NFPA 472 y la OSHA CFR 1910.120, ambas de EEUU, pueden ser usadas como base para diseñar un programa adecuado de entrenamiento y capacitación, sin embargo es necesario identificar primero cuáles son las exigencias del estado localmente y que leyes y normas de cumplimiento obligatorio le dan forma a las operaciones de manipulación, transporte o almacenaje.

La NFPA 472 no es un estándar basado en procedimientos de "cómo responder", en realidad establece las competencias mínimas requeridas para los que responden a incidentes con materiales peligrosos y que son necesarias para una respuesta basada en un riesgo debidamente identificado y evaluado. La NFPA no es una norma diseñada específicamente para bomberos, sin embrago su amplio espectro de competencias la hace muy adecuada a la labor de un bombero de servicio público que enfrentará escenarios muy variados, incluyendo la posibilidad de enfrentar Armas de Destrucción Masiva.

Un programa de respuesta debe estar acorde a los riesgos y capacidad de la empresa.

Por otro lado OSHA (Administración de Seguridad y Salud Ocupacional de Estados Unidos) proporciona guías de cumplimiento obligatorio en EEUU a aquellas entidades públicas y privadas que son responsables de ejecutar operaciones de respuesta a emergencia y post-emergencia a través de la 29 CFR 1910.120 Estas guías poseen un enfoque distinto, ya que está orientada a un entorno laboral específico y bien identificado, probablemente mucho más adecuado si el público objetivo del entrenamiento es el personal de una empresa relacionada a la manipulación de materiales peligrosos. 

El programa de comunicación de peligros (Hazcom) debe ser parte del programa de capacitación en la empresa.

En nuestro país existe una regulación referente al uso de materiales peligrosos durante el transporte, estas directivas se basan en la Ley N°28256 Ley regula el Transporte Terrestre de Materiales y Residuos Peligrosos, y tiene por objeto regular las actividades, procesos y operaciones del transporte terrestre de los materiales y residuos peligrosos, con sujeción a los principios de prevención y de protección de las personas, el ambiente y la propiedad. Por otro lado el  DS Nº 021-2008-MTC es el Reglamento Nacional de Transporte Terrestre de Materiales y Residuos Peligrosos, que tiene por objeto establecer las normas y procedimientos que regulan las actividades, procesos y operaciones del transporte terrestre de materiales y residuos peligrosos. Estas directivas de cumplimiento obligatorio se basan en las disposiciones de identificación, clasificación y rotulado de las Recomendaciones Relativas al Transporte de Mercancías peligrosas (Libro Naranja) de las Naciones Unidas.

Los requisitos de rotulado para transporte no necesariamente aplican o son útiles en instalaciones fijas. En la imagen se detalla el rotulado de un vehículo de carga combinando cartel y panel de información según ONU.

Es rescatable la identificación del proceso de transporte como un proceso operativo que requiere una adecuada evaluación de riesgos, entrenamiento de las partes involucradas y adecuados planes de acción en caso de emergencia. Nuestra legislación identifica como partes interesadas con responsabilidad específicas  al Remitente o propietario de la carga, la empresa de transporte, los conductores (o maquinistas en caso de trenes) y el destinatario o comprador de la carga. Así mismo se asignan responsabilidades a las entidades gubernamentales con roles activos de fiscalización y control al Ministerio de Transportes y Comunicaciones, Ministerio de Salud, Municipalidades Provinciales, DIGESA.

El proceso de transporte debe considerar también la estiba y la desestiba.

Esta relativamente nueva regulación también identifica a los organismos de apoyo como el Ministerio del Interior de la DISCAMEC y la PNP, IPEN (Instituto Peruano de Energía Nuclear), INDECI Instituto Nacional de Defensa Civil y el CGBVP Cuerpo General de Bomberos Voluntarios del Perú.

Las acciones de prevención también han sido incorporadas en las regulaciones de transporte, entre las más importantes se encuentra la obligatoriedad de presentar planes de contingencia para las operaciones de transporte y que cada operación cuente con la documentación adecuada que permita identificar el producto, manipularlo de manera segura e iniciar las tareas de respuesta en caso de incidentes.

La capacitación de todos los actores involucrados en el proceso de transporte es clave en la prevención de incidentes, según el MTC el personal que interviene en la operación de transporte de materiales o residuos peligrosos deberá contar con una capacitación que le permita manejar los productos de manera segura durante las operaciones, aplicar de manera segura los procedimientos respuesta en caso de emergencia y entender y aplicar adecuadamente los procedimientos descritos en el plan de contingencia.

Más allá de la capacitación exigida legalmente (por ahora solo en operaciones de transporte) es necesario que toda empresa que manipule materiales peligrosos dentro de sus procesos productivos identifique cuáles son sus operaciones de riesgo y que empleados son potenciales testigos iniciales de un incidente en su centro de labores. Aquellos trabajadores que clasifican, embalan/envasan, marcan, etiquetan, preparan la documentación para su transporte o almacenaje, las entregan o reciben en los almacenes, las mueven y manipulan durante su transporte o que de algún otro modo intervienen directamente en la manipulación de materiales o residuos calificados como peligrosos deben recibir formación antes de asumir sus responsabilidades. La formación se impartirá inmediatamente después de la admisión en el empleo y el empresario debe llevar un registro de la formación proporcionada.

Las MSDS (Material Safety Data Sheet) pueden adoptar distintos nombres, en nuestro medio se le conocen como hojas de seguridad, como fichas de seguridad por la ONU, y en algunos casos poseen versiones especiales exigidas por el MTC (Ficha resumen de seguridad) para las operaciones de transporte como complemento de la ficha provista por el fabricante.

Finalmente, es importante que su empresa implemente un adecuado programa de comunicación de peligros. Este programa puede tomar como referencia la OSHA 29 CFR 1910.1200, que describa los requisitos de un adecuado programa escrito, formas de etiquetado, lectura e interpretación de las fichas de seguridad (FDS, MSDS, SDS), requisitos de entrenamiento, manejo del inventario químico. 

Es importante que se incluyan todas las formas de etiquetado usadas en su centro de trabajo y las que potencialmente pueden ser usadas por los proveedores de insumos químicos. Considere un programa que incluya la identificación por medio de los ya conocidos rótulos NFPA 704, los rótulos usados para transporte de las Naciones Unidas y sus respectivas nueve clases de riesgo con sus divisiones, así como el cada vez más usado Sistema Globalmente Armonizado (SGA). Tome en cuenta que el SGA no es una rotulación para transporte. El objetivo del SGA es identificar los peligros intrínsecos de las sustancias y mezclas por medio de los símbolos y las palabras de advertencias que se han normalizado y forman un sistema mundial integrado de comunicación de peligros.

Los rótulos usados por el SGA son mucho más intuitivos que otros sistemas. Estos no son rótulos de transporte, se encontrarán en el envase que manipulará el usuario final.

En conclusión, las normas son una guía que deben ser interpretadas y aplicadas en base a un adecuado análisis de la situación de la empresa, sus riesgos, la capacidad de respuesta propia, la disponibilidad de apoyo externo y el impacto de sus operaciones con materiales peligrosos en sus trabajadores y la comunidad.

Radiación Térmica en Incendios de Líquidos - Modelo Matemático Predictivo

Modelos para determinar la radiación de calor en grandes incendios de líquidos combustibles y gases

Los incendios industriales pueden ser intensos emisores de calor, humo, y otros productos de la combustión. Esto es comprensible si sabemos que la sustancia más usada como combustible tiene como base el petróleo el cual tiene un alto calor de combustión y potencial para generar hollín. El flujo de energía radiante puede ser lo suficientemente alto como para poner en peligro la integridad de los edificios circundantes, y la integridad física de los bomberos, personal de planta y potencialmente a las personas más allá de los límites de la instalación.

El Departamento de Vivienda y Desarrollo Urbano de los EEUU ha establecido como límite máximo de radiación térmica un flujo de 31.5 kW/ para estructuras y 1.4 kW/para personas como los parámetros para determinar cuál sería una Distancia de Separación Aceptable (DSA) entre un incendio que de líquidos o gases y las estructuras y las personas cercanas. 

Entendamos que 1 kW/ es aproximadamente la radiación solar recibida en un día de verano.

Además de los parámetros establecidos por el gobierno de los EEUU podemos también tomar otras referencias de resistencia a la radiación, por ejemplo la NTP 326: Radiación térmica en incendios de líquidos y gases, de España nos da como valores de referencia para máxima radiación tolerable:

Materiales

Pared de ladrillos 400 kW /

Hormigón armado 200 kW /

Cemento 60 kW /

Acero 40 kW /

Madera 10 kW /

Personas

Personas solo durante 20 segundos 6.5 kW /

Bomberos y personas con ropa protectora 4.7 kW /

Personas desprotegidas 4.0 kW /

Antes de revisar con detalle los procesos de predicción, debemos entender que los valores obtenidos en algunos casos pueden resultar en un flujo de radiación mayor a las que realmente pueden obtenerse en experimentos reales de campo. El origen de esta sobredimensión está basado en que los cálculos asumen que la superficie en combustión está totalmente despejada de humo, lo cual no es cierto. En la mayoría de grandes incendios se generan considerables cantidades de humo dependiendo de la cantidad de combustible y el tamaño del fuego, al punto que hasta un 20% de la masa del combustible se convierte en partículas en suspensión  derivadas del proceso de combustión incompleta. Este humo resultante se convierte en una barrera y genera cierta resistencia para la radiación del calor. Este efecto se vuelve más notable en fuegos a grandes escalas (decenas de metros de diámetro) ya que en estas condiciones la eficiencia del combustible disminuye considerablemente.

Figura 1

Desarrollo teórico

El objetivo de este análisis  es llegar a una metodología  para estimar el flujo de radiación térmica en incendios grandes en combustibles líquidos y gases. En este caso vamos a tomar valores de los combustibles más comunes como Diesel, petróleo crudo, gasolina, combustible para aviones, keroseno y tolueno. Algunos de los gases incluidos en las tablas de esta investigación son el butano, hidrógeno, GNL, GLP y propano. El análisis de incendios en líquidos inflamables o combustibles es relativamente independiente del tipo de líquido; el Poder Calorífico (kJ/kg) y el potencial para liberación de calor radiante (kW /)  no varían significativamente de combustible a combustible, ni tampoco la naturaleza de los incendios. 

Por otro lado, los gases inflamables almacenados bajo presión, en especial el GLP y el GNL no son aún modelables matemáticamente. Hay una serie de referencias de incendios en GLP y GNL en la que las nubes de gas se encendieron formando bolas de fuego que han llegado incluso a cientos de metros de diámetro. La radiación térmica de los incendios de gases en tanques de almacenamiento puede llegar a provocar un B.L.E.V.E. lo cual no sólo produce una enorme cantidad de radiación térmica, sino también, a menudo, hace que las partes del tanque sean lanzadas a decenas o cientos de metros de distancia.

En particular, el GLP es tan volátil que es más probable que se vaporice antes de formar un depósito de líquido, por lo tanto muchos de los parámetros de esta investigación en grandes incendios de combustible en fase líquida no puede ser aplicable a los incendios de GLP. La predicción del flujo de radiación térmica de un incendio en una fuga de gases combustibles es mucho más complicada que la de un fuego de combustible líquido debido a que hay un número de escenarios potenciales que deben ser tomados en cuenta. En un incendio de combustible líquido, la dinámica del fuego ha sido mucho más conocida y estudiada que con en combustible gaseosos.

En lugar de desarrollar una metodología separada para la estimación del flujo de radiación térmica para cada escenario de incendio en gases, es preferible emplear un procedimiento simple que abarca una gran variedad de escenarios, esta metodología elimina la mayor parte de los parámetros geométricos del cálculo, pero que sigue siendo lo bastante conservadora con un margen razonable de seguridad. Este método se conoce como modelo de "fuente puntual" de radiación. Todo lo que requiere es estimar la tasa de liberación de calor total del incendio, y la fracción de esa energía que se emite en forma de radiación térmica. Esta información está disponible gracias a mediciones de campo por medio de radiómetros. 

Figura 2

El método de "fuente puntual" es preciso en modelos de que simulan incendios de grandes dimensiones, pero se considera demasiado conservador en incendios pequeños, porque asume que toda la energía radiante del incendio se emite desde un solo punto en vez de distribuirse a través de una forma ideal destinada a representar el fuego en un modelo predictivo (por lo general un cono o cilindro).

En caso de incendios en combustible líquido el modelo de “fuente puntual” puede ser demasiado conservador ya que estos incendios son más predecibles y hay muchos más datos experimentales disponibles para validar un modelo con más detalles. Un método sencillo y muy usado para calcular el flujo de radiación de los grandes incendios de líquido contenido es el método de "llama sólida". En este caso el fuego es idealizado como un sólido vertical (un cilindro) y la radiación térmica es emitida por los lados del cilindro. Este modelo es relativamente simple, pero requiere calcular el diámetro y la altura del “cilindro”, así como realizar una estimación de la potencia de emisión.

El método para determinar la altura de la llama y el ancho del incendio que formarán el cilindro idealizado serán mostrados más adelante en la siguiente sección.

Figura 3

Modelado en líquidos combustibles

En el modelo de la radiación de “llama sólida”, el flujo de radiación térmica, ´´, de un incendio a un objeto cercano está dado por la expresión:

  (Ecuación 1)

Donde:

 : Es un factor geométrico de visibilidad que define la fracción de la energía radiada por el fuego que está interceptada por el objeto receptor.

 : Es la transmisividad atmosférica a la radiación térmica, principalmente una función de la humedad y la distancia entre la fuente de radiación y el receptor.

 : Es la emisión efectiva de la llama, generalmente expresado como: (), donde,  k es un coeficiente de atenuación y D es el ancho del fuego.

 : Es la potencia de emisión total de la llama en la superficie de la llama.

Para fuegos apenas mayores de unos pocos metros de diámetro, la emisividad efectiva de la llama ( ) puede ser tomada como valor 1. Además, para estar en el lado conservador, la transmisividad  () se tomará también como uno. De este modo lo que queda por modelar son el factor de visibilidad  () y la potencia de emisión total de la llama ( ).

La medición de la potencia de emisión de grandes incendios es difícil y está sujeta a una gran incertidumbre. Los métodos de cálculo en el pasado, incluidas las directrices de 1975 HUD (Department of Housing  and Urban Development de los EE.UU.) , consideraban el factor de visibilidad  y la potencia de emisión de forma independiente, lo que en algunos escenarios de incendio condujo a predicciones excesivas de la emisión de radiación total de energía total del incendio. La deficiencia de estos análisis fue la falta de una estimación global de toda la energía. Este problema se ha corregido en las últimas décadas, ya que ahora se usa un parámetro muy bien reconocido por el campo de la ingeniería de protección contra incendios que es la “tasa de liberación de calor total de un incendio” (HRR por sus siglas en inglés para Heat Release Rate) la cual es la mejor medida del potencial para que la energía radiante pueda causar daño.

Por otra parte, el HRR en un incendio es mucho más fácil de estimar que la temperatura o tamaño físico debido a que el HRR es proporcional a la  tasa de consumo de combustible, una cantidad que es relativamente fácil de medir. El NIST ha realizado cerca de cien experimentos de incendios a gran escala en las últimas dos décadas, con una variedad de combustibles líquidos y gases, y una ha demostrado que un de las medidas más confiables es el de la velocidad de combustión de masa,  de la cual se estima el HRR. Una fracción del HRR total del fuego se emite en forma de radiación térmica. Para incendios de hasta aproximadamente cuatro metros de diámetro, la relación entre la tasa de energía radiada a los alrededores con respecto  la HRR total del incendio, (), es entre 0.30 y 0.40, y este valor disminuye con el aumento del diámetro del incendio debido al oscurecimiento del humo. Gran parte de la radiación térmica de un gran incendio que genera humo y hollín es emitido por la "pared" de la llama luminosa y visible que rodea la base del fuego.

Figura 4

Las llamas por encima de esta pared luminosa suelen estar ocultas a la vista por el humo formado debido a la combustión incompleta. El aire es absorbido desde  la base del fuego y en el proceso de combustión el humo se forma rápidamente en las partes altas, creando una barrera térmica que se eleva sobre el fuego y que atrapa gran parte de la energía radiante que es emitida desde el interior del incendio.

Una imagen idealizada de incendio utilizado en la mayoría de los modelos para cálculo de radiación térmica es una en la que el fuego toma una forma cilíndrica con una altura H  y un diámetro D con una HRR total de . La mayoría de veces el incendio tendrá una forma arbitraria pero con una longitud de perímetro P. Con estos parámetros podemos expresar la energía radiante del siguiente modo:

 (Ecuación 2)

En mediciones hechas con radiómetro sobre experimentos de incendios a gran escala han demostrado que el  disminuye con el aumento diámetro D  del incendio según la siguiente ecuación:

 (Ecuación 3)

(Donde = 0.35 y k = 0.05  )

Curva 1

La fracción de radiación () es una función del diámetro del fuego D para Heptano (*), Crudo (°) y kerosene (+).

La línea sólida es la curva que se acerca más a las dispersiones cuando  =  donde k = 0.05  (Ver Ecuación 3).

Estos valores se basan en un ajuste de la curva a los datos experimentales donde se probaron una serie de diferentes líquidos combustibles. El total de la HRR del incendio () se puede expresar también como el producto de la velocidad de liberación de calor por unidad de área ( ) por el área (A) de la base del fuego.

  (Ecuación 4)

Para un combustible dado, la velocidad de liberación de calor por unidad de área ( ) es relativamente constante debido a la velocidad de combustión de la masa de combustible por unidad de área es relativamente constante. El HRR está medido en kW /, las tablas con los HRR por unidad de área ( ) de los combustibles más usados las mostraremos más adelante.

Los dos parámetros restantes de la Ecuación 2 son  (Potencia de Emisión) y  H (la altura del cilindro idealizado). Los valores reportados de  para líquidos y gases inflamables varían mucho de una fuente a otra. La variación en los valores reportados de potencia de emisión tiene que ver con la definición de la altura del cilindro idealizado que representa el incendio. Un incendio real presenta una considerable cantidad de humo cuando es visto desde la distancia, con ocasionales estallidos de llama luminosa en las zonas altas dentro de la masa del humo.

La altura de la llama en un incendio real se define como la extensión vertical de la región de combustión, y que puede ser expresada como la altura máxima por encima del suelo en el que estos estallidos de llama luminosa se pueden ver (ver figura 1).

Tomando un fuego como una forma cilíndrica idealizada con una altura igual a la altura de la llama del fuego real (Ver figura 3), en promedio solo cerca del 20% del área de la superficie del cilindro idealizado consta de llamas visibles y el 80% restante es humo (ver figura 4). La mayor parte de la llama es visible está en la base del fuego, aunque periódicamente algunos estallidos de llama luminosa pueden irrumpir a través de la columna de humo en las partes altas.

Debemos tener en cuenta que los valores reportados para   son a menudo valores promedio para toda la altura de la llama dentro del cilindro, por lo tanto la Potencia de Emisión de la parte luminosa en la base del incendio será significativamente menor. Si la relativamente baja Potencia de Emisión  promedio se aplica a toda la superficie del cilindro idealizado cuya altura H es igual a la altura de la llamas en un incendio real ubicado a distancias mayores unas pocas veces el diámetro del incendio, entonces la estimación del flujo de radiación será exacta. Sin embargo, en distancias más cercanas las estimaciones de flujo de radiación serán subestimadas debido a que se asume que la energía radiante será distribuida por toda la altura del fuego, en lugar de concentrarla cerca de la base donde se encuentra la masa de combustible como sucede en la realidad. (Ver figura 3).

Por ejemplo, para los incendios de más de 30 m de diámetro, la potencia de emisión promedio reportada por muchos investigadores es de menos de 31,5 kW /, el valor de umbral utilizado por la HUD para determinar la Distancia de Separación Aceptable (ASD por sus siglas en inglés) para los edificios y estructuras combustibles. Las curvas 2-3-4 muestran correlaciones empíricas de potencia de emisión,  y altura de la llama H para dos de los métodos más ampliamente utilizados para predecir la radiación térmica en grandes incendios en comparación con la correlación desarrollada en esta investigación.

Tanto el método de Shokri y Beyler y el método de Mudan y Croce utilizan una potencia de emisión promedio sobre la altura de la llama del fuego. Ambas correlaciones caen por debajo de 31,5 kW / en incendios superiores a 30 m de diámetro (ver Curva 2). Estas correlaciones pueden interpretarse erróneamente en el sentido de que los edificios se pueden construir junto a los lugares donde pueden darse incendios potencialmente grandes, simplemente porque el flujo predicho nunca superaría los 31,5 kW / independientemente de la distancia del fuego. Debido a que las pautas de la HUD tienen que tomar en cuenta tanto instalaciones cercanas como lejanas al punto del incendio, y debido a la importancia de la evaluación de la eficacia de las barreras térmicas, la metodología para la predicción de flujo de radiación térmica tiene que ser aplicable en todo el rango de tamaños de incendios y a todas las distancias de separación.

La metodología adoptada aquí produce más o menos el mismo producto  y  H como los otros métodos, sin embargo  será considerada como la Potencia de Emisión en la zona de la llama luminosa (más alta que la potencia promedio de emisión a menudo descrita en la literatura), y H serán la altura de esta luminosa zona (inferior a la altura de la llama predicho por las correlaciones de ingeniería).

Por motivos de simplicidad, aquí hemos adoptado una constante Potencia de Emisión de 100 kW /, ya que ha sido citado en varias investigaciones como la potencia de emisión de los puntos luminosos de incendios en gasolina y querosene. La altura de la zona de llama luminosa, H, se puede encontrar por medio de la Ecuación2. Para simplificar el análisis, se supone siempre que el área del incendio es circular donde
 P = π D  y    , 
pero esto no es una suposición restrictiva, ya que un incendio en líquidos puede tomar formas arbitrarias.

Sustituyendo las expresiones de   y   en la Ecuación 2 podemos inferir una expresión válida para la altura de  H:

H =   (Ecuación 5)

Curva 2

Poder de Emisión  expresado en  kW / como una función del diámetro del incendio para una poza de gasolina prendida.

Curva 3

Altura de la llama como una función del diámetro del incendio para una poza de gasolina prendida.

Escenarios de incendio con diámetros mayores a 20 metros H se representa como una función de D en la Curva 5. En dicha curva H alcanza su máximo valor cuando D = 20 m. 

Debido a la escasez de datos sobre la   y     para incendios muy grandes, se supone que para los incendios con diámetros superiores a 20 m, la altura de la zona de la llama luminosa se ​​mantiene en su máximo valor. 

El valor máximo de H se encuentra mediante la sustitución de D = 20 m,   = 0.35,  k = 0.05  y   = 100 kW / en la Ecuación 5.

 =  (Ecuación 6)

donde  resulta como una magnitud medida en m y  como una magnitud medida en  kW /. La mayoría de los cálculos de riesgo de incendios potenciales incluyen escenarios mayores que 20 m de diámetro. En estos casos, lo único que se requiere para obtener la altura de la zona luminosa es una estimación de la tasa de liberación de calor por unidad de área. 

Estos valores se encuentran detallados en la Tabla N° 1. Para incendios menores a 20 m de diámetro se puede utilizar la Ecuación 5 para obtener H.

La Curva 4 compara el producto de  y H para las tres metodologías. En caso de incendios cuya diámetros figuran entre 1 m y 50 m, los tres métodos arrojan valores similares de  * H  con la metodología usada en este documento los resultados serán más conservadores. En un incendio que tiene más de 50 m de diámetro, los métodos difieren debido a que los modelos y sus experimentos de campo en los que se basan las correlaciones no incluían ningún incendio con estas medidas. Las pautas de la HUD, sin embargo, deben tener en cuenta los incendios cuyos diámetros potencialmente pueden llegar a cientos de metros. La presente metodología asume que más allá de alrededor de 20 m, el flujo de energía radiante por unidad de longitud del perímetro del incendio,( * H ), sigue siendo relativamente constante, lo que permite predicciones del flujo de radiación de muy grandes incendios que nunca han sido estudiado experimentalmente.

Curva 4

Flujo de energía radiante ( * H) como una función del diámetro del incendio para una poza de gasolina prendida.

Lo que queda por calcular para flujo de radiación térmica utilizando la Ecuación 1 es la determinación del Factor de Visibilidad () del fuego hacia un objetivo. 

El cálculo del factor de visibilidad se puede simplificar suponiendo que el fuego está rodeado por una pared vertical de altura H que emite una energía radiante a una velocidad de , y que dicha pared se compone de elementos circulares o lineales para los que existen tablas analíticas para determinar el factor de visibilidad.

Curva 5

La altura de la zona de llama luminosa para un incendio de gasolina, donde   = 0.35,  k = 0.05 , =2400 kW / y   = 100 kW /. (Ver la Ecuación 5). En general la máxima altura de la llama en la zona luminosa de un incendio en una poza de líquido combustible será dada por , donde  es el HRR por unidad de área expresado en kW /. La línea punteada en la gráfica indica  

Cálculo de Barreras Térmicas

La presencia de las barreras térmicas hechas por el hombre o de barreras naturales pueden ser incorporadas en el cálculo del factor de visibilidad. Aunque la metodología presentada en esta sección está diseñada para ser conservadora, sus resultados con respecto al uso de barreras no necesariamente lo son. Debido a que la emisión de energía radiante se concentra cerca de la base del fuego en lugar de estar distribuido a lo largo de toda la altura del fuego y humo, la eficacia de una barrera térmica como bloqueo de la radiación térmica puede resultar sobre dimensionada.

Mediciones recientes en Japón en incendios de crudo de 20 m de diámetro mostraron que el 85% de la energía radiante del fuego fue emitida en alturas inferiores a 20 m. El 15% restante de la energía radiante es emitida por el humo negro caliente en los niveles superiores, y por destellos luminosos ocasionales de llama. La HRR por unidad de área () para el crudo es de aproximadamente 2000 kW /, por lo tanto de acuerdo a la Ecuación 6, la altura de la llama luminosa () para una poza prendida de 20 m de diámetro fuego diámetro será   =  = 12.87 m. En este contexto, se podría esperar que una barrera térmica de  13 m de altura pueda bloquear toda la radiación térmica. Para remediar esta situación, se sugirió que, solo para efectos de la evaluación de efectividad de barreras térmica, la Potencia de Emisión en la zona de la llama luminosa () sea reducido a la mitad, (de 100 kW/ a 50 kW /). 

La conservación de energía será preservada pero la altura de la zona luminosa en la Ecuación 6 se duplicará como resultado de la estimación más baja de la potencia de emisión. La cantidad resultante de  * H  sigue siendo la misma, por lo tanto la predicción de flujo de radiación térmica en grandes distancias sigue siendo la misma.

El rango de potencias de emisión de 100 kW/ y 50 kW / no es arbitraria. Muchos investigadores han realizado mediciones de potencia de emisión sobre grandes incendios en pozas que han caído dentro de este rango. Es una medición muy difícil de hacer porque, en realidad, la potencia de emisión es espacial y temporalmente variable. La elección de 100 kW/ para los cálculos de riesgos en distancias cortas y de 50 kW / para la evaluación de las barreras térmicas están destinados a proporcionar estimaciones conservadoras de las Distancias Aceptables de Separación (ASD).

Tabla de propiedades de combustibles

Tabla 1

Tablas para cálculo de  (Cilindro idealizado)

Tabla 2

Factor de Visibilidad   en un incendio de forma idealizada cilíndrica hacia un punto que recibe la radiación máxima. Note que H es la altura del cilindro D es el diámetro del cilindro, S es la distancia desde el borde del incendio hasta el punto que recibe la radicación.  Se asume que el elemento que recibe la radiación tiene la misma altura que la base del cilindro. (Ver esquema 1)

Tablas para cálculo de  (Plano Vertical)

Tabla 3

Factor de Visibilidad   en un incendio de lineal asumiendo un plano elevado hacia un punto que recibe la radiación máxima. Note que H es la altura del plano W es el ancho del plano, S es la distancia desde el centro del plano hasta el punto que recibe la radicación.  Se asume que el elemento que recibe la radiación tiene la misma altura que la base del plano. (Ver esquema 1)

El uso de planos verticales es útil para modelar incendios de gases, donde la distancia S´ es obtenida mediante una ecuación que veremos más adelante.

Esquema para valores W, S, D

Esquema 1



En la siguiente entrega veremos los modelos que se usan para poder modelar un incendio en gases y compararemos estos modelos con las metodologías similares europeas.


Fuentes: 
-NTP 326: Radiación térmica en incendios de líquidos y gases - CENTRO NACIONAL DE CONDICIONES DE TRABAJO
-Termal Radiation from Large Pool Fires Nov 2000 - NIST
-LARGE-SCALE POOL FIRES - BRE Centre for Fire Safety Engineering, The University of Edinburgh
-Large LNG Fire Thermal Radiation – Technology & Management Systems, Inc

Traducción/Recopilación: Martin Palma Camargo - HSE PERÚ - 2013