Mucha gente sabe que la muerte durante un incendio se produce más a menudo por intoxicación por productos de combustión que por exposición térmica. Pero uno puede envenenarse no solo durante un incendio, sino también en la vida cotidiana. Surge la pregunta: ¿qué tipos de productos de combustión existen y en qué condiciones se forman? Intentemos resolver esto.
¿Qué es la combustión y su producto?
Puedes mirar infinitamente tres cosas: cómo fluye el agua, cómo trabajan otras personas y, por supuesto, cómo arde el fuego...
La combustión es un proceso físico y químico cuya base es la reacción redox. Suele ir acompañado de una liberación de energía en forma de fuego, calor y luz. Este proceso involucra una sustancia o mezcla de sustancias que se queman: agentes reductores y un agente oxidante. Muy a menudo, este papel pertenece al oxígeno. La combustión también se puede denominar proceso de oxidación de sustancias en combustión (es importante recordar que la combustión es un subtipo de reacciones de oxidación, y no al revés).
Los productos de combustión son todo lo que se libera durante la combustión. En tales casos, los químicos dicen: "Todo lo que está en el lado derecho de la ecuación de reacción". Pero esta expresión no es aplicable en nuestro caso, ya que, además del proceso redox, algunas sustancias simplemente permanecen sin cambios. Es decir, los productos de la combustión son humo, cenizas, hollín y gases liberados, incluidos los gases de escape. Pero un producto especial es, por supuesto, la energía que, como se señaló en el último párrafo, se libera en forma de calor, luz o fuego.
Sustancias liberadas durante la combustión: óxidos de carbono.
Hay dos óxidos de carbono: CO2 y CO. El primero se llama dióxido de carbono (dióxido de carbono, monóxido de carbono (IV)), ya que es un gas incoloro formado por carbono completamente oxidado por oxígeno. Es decir, el carbono en este caso tiene un estado de oxidación máximo: cuarto (+4). Este óxido es un producto de la combustión de absolutamente todas las sustancias orgánicas, si durante la combustión hay un exceso de oxígeno en ellas. Además, los seres vivos liberan dióxido de carbono cuando respiran. En sí mismo, no es peligroso si su concentración en el aire no supera el 3 por ciento.
Monóxido de carbono (II) (monóxido de carbono): el CO es un gas venenoso en el que la molécula de carbono se encuentra en el estado de oxidación +2. Es por eso que este compuesto puede "quemarse", es decir, continuar la reacción con el oxígeno: CO + O 2 = CO 2. La principal característica peligrosa de este óxido es su increíblemente alta capacidad, en comparación con el oxígeno, para adherirse a los glóbulos rojos. Los eritrocitos son glóbulos rojos cuya tarea es transportar oxígeno de los pulmones a los tejidos y viceversa, dióxido de carbono a los pulmones. Por tanto, el principal peligro del óxido es que interfiere con la transferencia de oxígeno a varios órganos del cuerpo humano, provocando así falta de oxígeno. Es el CO el que con mayor frecuencia causa intoxicación por productos de combustión en caso de incendio.
Ambos óxidos de carbono son incoloros e inodoros.
Agua
Durante la combustión también se libera agua conocida, H 2 O. A la temperatura de combustión, los productos se liberan en agua en forma de vapor. El agua es un producto de la combustión del gas metano - CH 4. En general, el agua y el dióxido de carbono (nuevamente todo depende de la cantidad de oxígeno) se liberan principalmente durante la combustión completa de todas las sustancias orgánicas.
Dióxido de azufre, sulfuro de hidrógeno.
El dióxido de azufre también es un óxido, pero esta vez el azufre es SO2. Tiene una gran cantidad de nombres: dióxido de azufre, dióxido de azufre, dióxido de azufre, óxido de azufre (IV). Este producto de combustión es un gas incoloro con un olor acre a cerilla encendida (se libera cuando se enciende). El anhídrido se libera durante la combustión de azufre, compuestos orgánicos e inorgánicos que contienen azufre, por ejemplo, sulfuro de hidrógeno (H 2 S).
Cuando entra en contacto con la membrana mucosa de los ojos, la nariz o la boca de una persona, el dióxido reacciona fácilmente con el agua, formando ácido sulfuroso, que se descompone fácilmente, pero al mismo tiempo logra irritar los receptores y provocar procesos inflamatorios en el tracto respiratorio: H 2 O + SO 2 ⇆H 2 SO 3. Esto determina la toxicidad del producto de combustión de azufre. El dióxido de azufre, al igual que el dióxido de carbono, puede arder y oxidarse hasta SO 3. Pero esto sucede a temperaturas muy altas. Esta propiedad se utiliza en la producción de ácido sulfúrico en la planta, ya que el SO 3 reacciona con el agua para formar H 2 SO 4.
Pero el sulfuro de hidrógeno se libera durante la descomposición térmica de ciertos compuestos. Este gas también es venenoso y tiene un olor característico a huevos podridos.
Cianuro de hidrógeno
Entonces Himmler apretó la mandíbula, mordió una ampolla de cianuro de potasio y murió unos segundos después.
El cianuro de potasio es un poderoso veneno, la sal también conocida como cianuro de hidrógeno, HCN. Es un líquido incoloro, pero muy volátil (pasa fácilmente a estado gaseoso). Es decir, durante la combustión también será liberado a la atmósfera en forma de gas. El ácido cianhídrico es muy venenoso, incluso una pequeña concentración (0,01 por ciento) en el aire es fatal. Un rasgo distintivo del ácido es el olor característico de las almendras amargas. Delicioso, ¿no?
Pero el ácido cianhídrico tiene un "entusiasmo": puede envenenarse no solo inhalándolo directamente a través del sistema respiratorio, sino también a través de la piel. Así que no podrás protegerte sólo con una máscara antigás.
acroleína
Propenal, acroleína y ácido acrílico son todos nombres de una sustancia, el aldehído insaturado del ácido acrílico: CH2 = CH-CHO. Este aldehído también es un líquido muy volátil. La acroleína es incolora, tiene un olor acre y es muy venenosa. Si el líquido o su vapor entra en contacto con las mucosas, especialmente los ojos, provoca una irritación grave. El propenal es un compuesto altamente reactivo, lo que explica su alta toxicidad.
Formaldehído
Al igual que la acroleína, el formaldehído pertenece a la clase de los aldehídos y es un aldehído del ácido fórmico. Este compuesto también se conoce como metanal. Gas incoloro de olor acre.
Muy a menudo, durante la combustión de sustancias que contienen nitrógeno, se libera nitrógeno puro (N2). Este gas ya se encuentra en grandes cantidades en la atmósfera. El nitrógeno puede ser un ejemplo de producto de combustión de aminas. Pero durante la descomposición térmica, por ejemplo, de las sales de amonio, y en algunos casos durante la propia combustión, sus óxidos también se liberan a la atmósfera, con un grado de oxidación del nitrógeno en ellos más uno, dos, tres, cuatro, cinco. Los óxidos son gases de color marrón y extremadamente tóxicos.
Ceniza, ceniza, hollín, hollín, carbón.
El hollín, u hollín, son restos de carbono que no han reaccionado por diversos motivos. El hollín también se llama carbono anfótero.
Las cenizas, o cenizas, son pequeñas partículas de sales inorgánicas que no se han quemado ni descompuesto a las temperaturas de combustión. Cuando el combustible se quema, estos microcompuestos quedan suspendidos o se acumulan en el fondo.
Y el carbón es producto de la combustión incompleta de la madera, es decir, de sus restos que no se han quemado, pero que aún son capaces de arder.
Por supuesto, estos no son todos los compuestos que se liberarán durante la combustión de determinadas sustancias. No es realista enumerarlos todos, y no es necesario, porque otras sustancias se liberan en cantidades insignificantes y sólo durante la oxidación de ciertos compuestos.
Otras mezclas: humo
Estrellas, bosque, guitarra... ¿Qué podría ser más romántico? Pero falta uno de los atributos más importantes: un fuego y una voluta de humo encima. ¿Qué es el humo?
El humo es un tipo de mezcla que está formada por gas y partículas suspendidas en él. Los gases incluyen vapor de agua, dióxido de carbono y dióxido de carbono, entre otros. Y las partículas sólidas son cenizas y simplemente restos sin quemar.
Humos por tráfico vehicular
La mayoría de los coches modernos funcionan con un motor de combustión interna, es decir, la energía generada por la combustión del combustible se utiliza para desplazarse. En la mayoría de los casos se trata de gasolina y otros productos derivados del petróleo. Pero cuando se quema, se libera a la atmósfera una gran cantidad de desechos. Estos son gases de escape. Se liberan a la atmósfera en forma de humo procedente de los tubos de escape de los automóviles.
La mayor parte de su volumen está ocupada por nitrógeno, además de agua y dióxido de carbono. Pero también se liberan compuestos tóxicos: monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno, hidrocarburos no quemados, así como hollín y benzopireno. Los dos últimos son carcinógenos, lo que significa que aumentan el riesgo de desarrollar cáncer.
Características de los productos de oxidación completa (en este caso combustión) de sustancias y mezclas: papel, pasto seco.
Cuando el papel se quema, también libera principalmente dióxido de carbono y agua, y cuando falta oxígeno, monóxido de carbono. Además, el papel contiene adhesivos despegables y concentrados, y resinas.
La misma situación ocurre cuando se quema heno, solo que sin adhesivos ni resina. En ambos casos, el humo es blanco con un tinte amarillo, con un olor específico.
Madera - leña, tablas
La madera se compone de sustancias orgánicas (incluidas sustancias que contienen azufre y nitrógeno) y una pequeña cantidad de sales minerales. Por tanto, cuando se quema por completo se libera dióxido de carbono, agua, nitrógeno y dióxido de azufre; Se forma humo gris y a veces negro con olor a alquitrán y ceniza.
Sustancias que contienen azufre y nitrógeno.
Ya hemos hablado de la toxicidad y los productos de combustión de estas sustancias. También vale la pena señalar que cuando se quema azufre, se libera humo con un color gris grisáceo y un olor acre a dióxido de azufre (ya que es dióxido de azufre el que se libera); y al quemar sustancias nitrogenadas y otras que contienen nitrógeno, adquiere un color marrón amarillento, con un olor irritante (pero no siempre aparece humo).
Rieles
Cuando los metales se queman, se forman óxidos, peróxidos o superóxidos de estos metales. Además, si el metal contiene algunas impurezas orgánicas o inorgánicas, se forman productos de combustión de estas impurezas.
Pero el magnesio tiene una peculiaridad de combustión, ya que arde no sólo en oxígeno, como otros metales, sino también en dióxido de carbono, formando óxido de carbono y magnesio: 2 Mg+CO 2 = C+2MgO. El humo producido es blanco e inodoro.
Fósforo
Cuando el fósforo se quema, produce un humo blanco que huele a ajo. En este caso se forma óxido de fósforo.
Goma
Y, por supuesto, neumáticos. El humo de la quema de caucho es negro debido a la gran cantidad de hollín. Además, se liberan productos de combustión de sustancias orgánicas y óxido de azufre, por lo que el humo adquiere un olor a azufre. También se liberan metales pesados, furanos y otros compuestos tóxicos.
Clasificación de sustancias tóxicas.
Como ya habrás notado, la mayoría de los productos de combustión son sustancias tóxicas. Por tanto, hablando de su clasificación, sería correcto analizar la clasificación de las sustancias tóxicas.
En primer lugar, todas las sustancias tóxicas, en adelante denominadas agentes químicos, se dividen en letales, temporalmente incapacitantes e irritantes. Los primeros se dividen en agentes que afectan al sistema nervioso (Vi-X), asfixiantes (monóxido de carbono), agentes ampollantes (gas mostaza) y agentes generalmente venenosos (cianuro de hidrógeno). Ejemplos de agentes que desactivan temporalmente agentes incluyen Bi-Zet, y ejemplos de agentes que son irritantes incluyen adamsita.
Volumen
Ahora hablemos de aquellas cosas que no conviene olvidar cuando se habla de productos emitidos durante la combustión.
El volumen de productos de combustión es una información importante y muy útil que, por ejemplo, ayudará a determinar el nivel de peligro de combustión de una sustancia en particular. Es decir, conociendo el volumen de productos, se puede determinar la cantidad de compuestos nocivos que forman parte de los gases liberados (como recordarás, la mayoría de los productos son gases).
Para calcular el volumen requerido, primero es necesario saber si hubo exceso o deficiencia del agente oxidante. Si, por ejemplo, había un exceso de oxígeno, entonces todo el trabajo se reduce a componer todas las ecuaciones de reacción. Cabe recordar que el combustible, en la mayoría de los casos, contiene impurezas. Posteriormente, se calcula la cantidad de sustancia de todos los productos de combustión según la ley de conservación de la masa y, teniendo en cuenta la temperatura y la presión, se calcula el volumen mediante la fórmula de Mendeleev-Clapeyron. Por supuesto, para una persona que no sabe nada de química, todo lo anterior parece aterrador, pero en realidad no hay nada complicado, solo hay que resolverlo. No es necesario profundizar en esto con más detalle, ya que el artículo no trata de eso. Con falta de oxígeno, la complejidad del cálculo aumenta: las ecuaciones de reacción y los propios productos de combustión cambian. Además, ahora se utilizan fórmulas más abreviadas, pero primero es mejor contar de la forma presentada (si es necesario) para comprender el significado de los cálculos.
Envenenamiento
Algunas sustancias liberadas a la atmósfera durante la oxidación del combustible son tóxicas. El envenenamiento por productos de combustión es una amenaza muy real no sólo en caso de incendio, sino también en un automóvil. Además, la inhalación u otros medios de exposición a algunos de ellos no produce un resultado negativo inmediato, pero se lo recordará después de un tiempo. Así se comportan, por ejemplo, los carcinógenos.
Naturalmente, todo el mundo necesita conocer las reglas para evitar consecuencias negativas. En primer lugar, estas son reglas de seguridad contra incendios, es decir, lo que a todos los niños se les dice desde la primera infancia. Pero, por alguna razón, a menudo sucede que tanto los adultos como los niños simplemente los olvidan.
Las reglas para proporcionar primeros auxilios en caso de intoxicación probablemente también sean familiares para muchos. Pero por si acaso: lo más importante es sacar a la persona envenenada al aire libre, es decir, aislarla de más toxinas que entren en su cuerpo. Pero también debemos recordar que existen métodos para proteger los órganos respiratorios y las superficies corporales de los productos de combustión. Se trata de trajes de protección de bomberos, máscaras de gas y máscaras de oxígeno.
La protección contra productos de combustión tóxicos es muy importante.
Uso para fines personales
El momento en que la gente aprendió a utilizar el fuego para sus propios fines fue sin duda un punto de inflexión en el desarrollo de toda la humanidad. Por ejemplo, uno de sus productos más importantes, el calor y la luz, fueron utilizados (y todavía se utilizan) por los seres humanos para cocinar, iluminar y calentarse en épocas frías. El carbón se utilizaba en la antigüedad como herramienta de dibujo y ahora, por ejemplo, como medicamento (carbón activado). También se ha observado el hecho de que el óxido de azufre se utiliza en la preparación de ácido, y el óxido de fósforo también se utiliza de la misma manera.
Conclusión
Vale la pena señalar que todo lo que se describe aquí es solo información general presentada para familiarizarse con las preguntas sobre los productos de combustión.
Me gustaría decir que el cumplimiento de las normas de seguridad y el manejo razonable tanto del proceso de combustión como de sus productos permitirán su uso beneficioso.
En muchos seminarios, especialmente en aquellos en los que había principalmente principiantes en el campo de la espuma de poliuretano, casi todos preguntaron sobre la inflamabilidad de la espuma de poliuretano y su nocividad. Y cada vez tuvimos que explicarle a la gente que cuando un edificio residencial u otro objeto se incendia, no es el aislamiento que se encuentra en las paredes o en el exterior el que comienza a arder, sino la ropa, el papel, el linóleo, la pintura, los electrodomésticos, etc. Después de pensarlo mucho, decidí escribir un artículo sobre qué productos son más peligrosos cuando se queman en casa.
Empecemos, creo, por los materiales que componen la ropa, las cortinas, las alfombras, etc. En la mayoría de los casos fibras vegetales (naturales), que incluyen algodón, yute, cáñamo, lino y sisal, se componen principalmente de celulosa. El algodón y otras fibras son inflamables (la temperatura de autoignición de las fibras de algodón es de 400°C). Su combustión va acompañada de la liberación de humo y calor, dióxido de carbono, monóxido de carbono y agua. Las fibras vegetales no se derriten.
Materiales textiles sintéticos- Son tejidos fabricados total o principalmente a partir de fibras sintéticas. Estos incluyen viscosa, acetato, nailon, poliéster, acrílico. El riesgo de incendio asociado con las fibras sintéticas suele ser difícil de evaluar porque algunas se encogen, se derriten y sangran cuando se calientan. Los principales gases producidos durante la combustión son dióxido de carbono, monóxido de carbono y vapor de agua.
Fibras vegetales Los materiales sintéticos, por ejemplo el yute, emiten una gran cantidad de humo denso y acre cuando se queman.
al quemar lana Aparece un humo espeso de color marrón grisáceo y también se produce cianuro de hidrógeno, que es un gas muy tóxico. Cuando la lana se carboniza, se produce una sustancia negra y pegajosa que se parece al alquitrán.
Producto de combustión gorra y chaquetilla de jockey Es un carbón poroso mezclado con ceniza que continúa ardiendo o ardiendo sólo en condiciones de fuerte corriente de aire. La combustión lenta se acompaña de la liberación de humo gris claro, que provoca irritación del tracto respiratorio. En determinadas condiciones, la quema de seda puede liberar cianuro de hidrógeno.
A continuación pasemos a plasticos y cauchos. La quema de plásticos y cauchos produce gases, calor, llamas y humo, creando productos de combustión que pueden causar toxicidad o la muerte. Cuando se queman plásticos que contienen cloro, como el cloruro de polivinilo, que es un material aislante para cables, el principal producto de la combustión es el cloruro de hidrógeno, que tiene un olor acre e irritante. La inhalación de cloruro de hidrógeno puede provocar la muerte.
Incendio goma Emite un denso humo negro y grasoso que contiene dos gases tóxicos: sulfuro de hidrógeno y dióxido de azufre. Ambos gases son peligrosos porque inhalarlos puede provocar la muerte en determinadas condiciones.
También en casa tenemos muchos productos de árbol: parquet, mesas, sillas, menaje de cocina, etc. Cuando la madera y los materiales derivados de la madera se queman, producen vapor de agua, calor, dióxido de carbono y monóxido de carbono. El principal peligro para las personas es la falta de oxígeno y la presencia de monóxido de carbono. Además, cuando la madera se quema, se forman aldehídos, ácidos y diversos gases. Estas sustancias solas o en combinación con vapor de agua pueden, como mínimo, resultar muy irritantes.
Al final, después de que casi todo se quemara, llegamos al aislamiento. ¿Cómo aislamos principalmente nuestras casas? Como regla general, el 50% de las casas están aisladas con lana mineral, el 30% con poliestireno expandido, el 10% con espuma de poliuretano y el 10% con otros materiales aislantes o nada en absoluto.
lana mineral
El peligro potencial de los productos aislantes térmicos de lana mineral como fuente de factores cancerígenos (polvo y resinas de fenol-formaldehído) ha servido de base para muchos estudios sobre sus efectos en humanos y animales. Por ejemplo, en diciembre de 1997, la Unión Europea publicó una directiva que clasificaba los diferentes tipos de lana mineral según su grado de peligrosidad. Según esta directiva, la lana mineral se consideraba irritante; Según el contenido de óxidos de metales alcalinos y alcalinotérreos y el tamaño de las fibras, se clasificó en el grupo 2 (potencialmente peligroso) o en el grupo 3 (datos insuficientes para una evaluación fiable) del grupo de riesgo cancerígeno. En Alemania se ha adoptado un enfoque muy estricto para evaluar los peligros de las fibras minerales artificiales; Muchos tipos de fibras minerales están prohibidos aquí, en otros países se consideran seguros; lo que preocupa seriamente a los fabricantes.
En 2001, la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC) elaboró un informe que evaluaba la carcinogenicidad de las fibras minerales artificiales, según el cual el vidrio (a partir de fibra de vidrio continua), la lana de roca y la lana de escoria se clasifican en el grupo 3 en términos de peligrosidad (por CF de estos materiales (no hay evidencia suficiente de carcinogenicidad en humanos y la evidencia de carcinogenicidad en animales es limitada). Al mismo tiempo, los MV fabricados a partir de fibras cerámicas resistentes al fuego y de algunos tipos de fibras de vidrio discontinuas se clasifican en el grupo de peligro 2B (existen pruebas razonables de que estos tipos de lana mineral son cancerígenos en animales).
Para entender en qué se componen la lana mineral y la lana de vidrio, consideremos la composición media:
Composición media para la producción de lana mineral y lana de vidrio.
La lana mineral, por supuesto, no se quema, pero a altas temperaturas tiende a arder y liberar los productos que la componen. Es posible que la lana mineral no sea tan peligrosa cuando se quema en comparación con otros materiales, pero es dañina si se usa a largo plazo.
Poliestireno expandido
La fase de alta temperatura de destrucción de la espuma de poliestireno comienza a una temperatura de +160°C (destrucción mecanoquímica). Con un aumento de temperatura a +200°C, comienza la fase de destrucción termooxidativa. Por encima de +260°C predominan los procesos de destrucción térmica y despolimerización. Debido a que el calor de polimerización del poliestireno y del poli-"""α"""-metilestireno es uno de los más bajos entre todos los polímeros (71 y 39 kJ/mol, respectivamente), los procesos de su destrucción están dominados por despolimerización al monómero original: estireno. Y como sabemos, el estireno como monómero es muy perjudicial para la salud humana. Al igual que cuando se quema cualquier polímero, se liberará dióxido de carbono y monóxido de carbono. En principio, en comparación con muchos polímeros, la espuma de poliestireno no es tan dañina. Pero según los estudios, el poliestireno expandido emite mucho humo.
Y si tenemos en cuenta que la conductividad térmica del poliestireno expandido, por ejemplo, con espuma de poliuretano, es un 25% mayor, significa que debe ser un 25% más grueso para alcanzar los estándares requeridos durante la construcción. Esto significa que emitirá otro 25% más de humo.
Espuma de poliuretano
Cuando la espuma de poliuretano se quema, se libera agua, dióxido de carbono y monóxido de carbono, óxido de nitrógeno y, según la marca de espuma de poliuretano, también es posible la formación de ácido cianhídrico. De los resultados de la investigación se desprende que el principal componente tóxico de los productos de combustión de espuma de poliuretano en todas las etapas de un incendio, tanto a bajas como a altas temperaturas, es el monóxido de carbono.
Se ha observado que el ácido cianhídrico y el óxido nítrico suelen formarse durante la combustión de compuestos orgánicos que contienen nitrógeno, como la lana, el cuero y los tejidos sintéticos. Además, cuando se quema cualquier material orgánico, se libera monóxido de carbono. La espuma de poliuretano, en comparación con otros materiales de origen orgánico, libera productos tóxicos cuando se expone a temperaturas más elevadas.
El ácido cianhídrico, a 700°C, se determina sólo en trazas, pero ya a 850°C su concentración en el aire aumenta aproximadamente 28 veces, y a 1000°C – 50 veces, alcanzando un nivel perceptible sólo en estas condiciones.
Al evaluar el riesgo de incendio de la espuma de poliuretano, se puede observar que este material tiene ventajas bien conocidas en comparación con otros materiales combustibles utilizados en la construcción.
En primer lugar, debido a la baja densidad, la cantidad de material ardiendo en volumen es correspondientemente menor. En segundo lugar, la baja conductividad térmica y su estructura de células finas inherente impedirán el calentamiento del material en las capas internas, por lo que la descomposición térmica de la espuma de poliuretano se produce sólo en la capa superficial. En tercer lugar, el tiempo de autocombustión de este material es muy corto (menos de 10 segundos), y el proceso de combustión lenta tras el contacto con, por ejemplo, trozos de escoria caliente, gotas de metal fundido, chispas, etc. simplemente no sucede.
Conclusiones:
Entonces, casi todo se quema, se derrite y, si no, se destruye y libera diversas sustancias tóxicas. La humanidad aún no ha encontrado un aislamiento o material ideal que no cause ningún daño a los humanos. Por lo tanto, al elegir el aislamiento, debe decidir por sí mismo qué criterios básicos debe cumplir: baja conductividad térmica, clase de inflamabilidad, bajo nivel de emisión de humo, nivel aceptable de toxicidad, etc. Hay muchos criterios. No puedes aislar en absoluto, entonces tendrás que arruinarte y hacer paredes muy gruesas, y esto puede que no ayude. Pero, como sabes, no es el aislamiento el que empieza a arder, sino lo que hay dentro de la casa, por lo que esta medida no traerá el beneficio esperado. Incluso puede consultar las estadísticas de incendios y no encontrará ni un solo incendio asociado con un incendio de aislamiento. En mi opinión, es necesario aislarse usted mismo y con qué materiales cada uno debería determinarlo por sí mismo. Si la gente está tan preocupada por su hogar, entonces necesita hacer una buena alarma contra incendios y, mejor aún, instalar sistemas automáticos de extinción de incendios que puedan extinguir o retrasar el incendio hasta que lleguen los bomberos.
En contacto con
Durante la combustión de madera, se forma humo, una mezcla de productos de combustión gaseosos con partículas sólidas.
La composición de los productos de combustión depende de la composición de la madera y de las condiciones de su combustión. La madera se compone principalmente de compuestos de carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. En consecuencia, los productos habituales de la combustión de la madera son: dióxido de carbono, nitrógeno, vapor de agua, monóxido de carbono, dióxido de azufre. Cuando se quema 1 kg de madera, se liberan entre 7,5 y 8,0 m 3 de productos de combustión gaseosos. Los productos de combustión, a excepción del monóxido de carbono, ya no podrán arder en el futuro. Cuando se quema madera, las partículas del humo son hollín (carbono). La composición de los productos de combustión está influenciada por las condiciones en las que se produce el proceso de combustión. La combustión puede ser incompleta o completa.
Si no hay suficiente acceso de aire, se obtienen productos de combustión incompleta, que forman un humo acre, que a menudo se libera durante un incendio. Los productos de una combustión incompleta pueden ser muy diversos y dependen, en primer lugar, de la composición y propiedades de la madera quemada, así como de las condiciones de su combustión. Si no hay suficiente acceso de aire, se forman productos de destilación secos que no tienen tiempo de quemarse. Estos productos son extremadamente diversos y pertenecen a diferentes clases de compuestos orgánicos. Su composición, además de los productos de combustión completa, incluye: monóxido de carbono, alcoholes, cetonas, aldehídos, ácidos y otros compuestos orgánicos complejos. Durante un incendio, pueden estar presentes vapores de estos compuestos en el humo, aumentando sus propiedades tóxicas. Los productos de una combustión incompleta pueden arder y formar mezclas explosivas con el aire. Se produjeron explosiones de tales mezclas al extinguir incendios en secadoras, sótanos y espacios cerrados con grandes cantidades de material inflamable. Se observa una combustión incompleta durante los incendios en las cámaras de secado, donde se concentra una gran cantidad de madera. Como resultado de la combustión de la madera, se libera monóxido de carbono y otros hidrocarburos, que irritan las membranas mucosas de los ojos y la nariz y dificultan a los bomberos la extinción de un incendio.
La inhalación de humo que contiene un 0,4% de monóxido de carbono es mortal. Las máscaras antigás BN no protegen contra el monóxido de carbono. Durante los incendios, se utilizan dispositivos especiales de aislamiento de oxígeno (KIP-5, KIP-7, etc.).
Entonces, incompleto Se llama combustión, que da como resultado productos que aún son capaces de arder (monóxido de carbono, hollín y diversos hidrocarburos).
Lleno Esto se llama combustión y da como resultado productos que ya no son capaces de arder (dióxido de carbono, vapor de agua, dióxido de azufre).
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La combustión de la madera es la oxidación de sus partes constituyentes a dióxido de carbono CO 2 y agua H 2 O.
Para realizar este proceso es necesario una cantidad suficiente de agente oxidante (oxígeno) y calentar la madera hasta una determinada temperatura.
Cuando se calienta sin acceso a oxígeno, se produce la descomposición térmica de la madera (pirólisis), como resultado de lo cual se forman carbón, gases, agua y sustancias orgánicas volátiles.
De acuerdo con la teoría desarrollada por G. F. Knorre y otros científicos, la combustión de la madera se puede representar de la siguiente manera.
Al comienzo del calentamiento, la humedad de la madera se evapora. Posteriormente se produce la descomposición térmica de sus partes constituyentes. Los componentes de la madera están en gran medida oxidados, por lo que se descomponen a bajas temperaturas. La formación de sustancias volátiles alcanza un máximo (hasta el 85% del peso comienza alrededor de 160° y la madera seca) a 300°.
Los productos de la descomposición primaria de la madera, como resultado de complejos procesos de oxidación y reducción, pasan a un estado gaseoso, en el que pueden mezclarse fácilmente con moléculas de oxígeno, formando una mezcla combustible que se enciende en determinadas condiciones (exceso de oxígeno, suficientemente alto). temperatura). Dependiendo de la calidad de la madera, se enciende a 250-350°.
Los productos gasificados arden en el borde exterior de la llama, mientras que dentro de la llama los productos volátiles de la pirólisis de la madera pasan a un estado gaseoso.
El brillo de la llama es causado por partículas de carbón calientes que se queman en CO 2 en su borde exterior con un exceso de oxígeno. Por el contrario, con falta de oxígeno, cuando la temperatura es relativamente baja, la llama adquiere un color rojizo y se libera una cantidad importante de hollín debido a las partículas de carbón no quemadas.
Cuanto mayor sea el suministro de oxígeno, mayor será la temperatura y más grande y brillante será la llama.
El aspecto de la llama depende también de la composición de la madera y principalmente del contenido en hidrocarburos y resinas. La mayor parte de las resinas se encuentran en los pinos y los abedules, que al quemarse producen una llama espesa y brillante. La llama del álamo temblón, cuyas sustancias volátiles contienen más monóxido de carbono y menos hidrocarburos, es pequeña, transparente y tiene un tinte azulado. Al quemar aliso, que contiene poca resina, también se produce una llama más corta y transparente.
La secuencia de descomposición térmica del aserrín durante la formación de humo se puede representar aproximadamente mediante las siguientes etapas.
En la primera etapa, la siguiente partícula "fresca" de aserrín, bajo la influencia de una mezcla caliente de vapores y gases y la radiación térmica de las partículas ardientes vecinas, se calienta hasta 150-160°. Durante este período, la humedad se evapora principalmente; no se observa una disminución notable en el volumen de partículas.
En etapas posteriores, la temperatura de la partícula también aumenta, como resultado de lo cual se produce la descomposición térmica de la masa orgánica de la partícula de madera y la ignición de parte de los productos de pirólisis gasificados con liberación de calor; Algunas de las sustancias volátiles, junto con una cierta cantidad de carbono no quemado (hollín), son transportadas hacia arriba por corrientes de convección, formando humo. Al final del proceso de descomposición de la madera y liberación de compuestos volátiles, el tamaño de las partículas disminuye notablemente.
El carbón (carbono sólido), formado durante la descomposición térmica del aserrín, se calienta por el calor liberado durante la oxidación de algunos compuestos volátiles y comienza a reaccionar con dióxido de carbono y oxígeno:
C + CO 2 → 2CO
2CO + O 2 → 2CO 2
Esto produce una pequeña llama azulada translúcida de combustión de monóxido de carbono.
El volumen de la partícula continúa reduciéndose; En la etapa final se forma ceniza. Bajo la influencia del calor generado, la siguiente partícula "fresca" de aserrín comienza a calentarse.
El mecanismo y la química de la combustión de la madera en forma de troncos, astillas o un montón de aserrín es el mismo. Existen diferencias en los aspectos cuantitativos y cualitativos del propio proceso de combustión, es decir, la oxidación de compuestos orgánicos con oxígeno cuando se utiliza leña o aserrín.
Aquí nos enfrentamos a los conceptos de la llamada combustión completa e incompleta. Con una combustión completa, las sustancias volátiles, vaporosas y gaseosas se oxidan (o queman) completamente a dióxido de carbono y vapor de agua.
Un ejemplo de combustión completa es la reacción de oxidación de uno de los componentes del humo del humo: el alcohol metílico CH 3 OH:
CH3OH + O2 → CO2 + 2H2O
De manera similar, pueden ocurrir reacciones y oxidaciones de otros compuestos orgánicos que surgen durante la descomposición térmica de la madera.
Como resultado de la combustión completa, se forma una mezcla de vapor y gas, que consta de dióxido de carbono y vapor de agua, no contiene componentes para fumar y no tiene valor para fumar.
Para obtener humo adecuado para la producción de ahumados, es necesario crear las condiciones para una combustión incompleta de la madera. Para ello, por ejemplo, se coloca encima de la leña una capa de aserrín humedecido, por lo que la zona de combustión y la intensidad se reducen significativamente. Con una combustión incompleta, las sustancias orgánicas volátiles se oxidan solo parcialmente y el humo se satura con componentes humeantes.
La profundidad de oxidación de los productos de pirólisis de la madera depende de la cantidad de oxígeno, así como de la temperatura de combustión y la velocidad de eliminación de sustancias volátiles de la zona de combustión.
En caso de falta de oxígeno, la oxidación de sustancias volátiles, por ejemplo, el alcohol metílico, se produce según la siguiente reacción:
2CH3OH + O2 → 2C + 4H2O
Las partículas de carbón no quemadas, que abandonan la zona de la llama, se enfrían rápidamente y forman humo, junto con otros productos de descomposición de la madera que no se oxidan por completo. Algunos de ellos se depositan en las paredes de las cámaras de ahumado en forma de hollín (hollín). Si el aislamiento de las cámaras de ahumado no es lo suficientemente bueno, también se depositan en sus paredes sustancias volátiles condensadas en forma de vapor (resina, alquitrán).
Con una oxidación más profunda, pero también incompleta, de sustancias combustibles, se forma monóxido de carbono:
CH3OH + O2 → CO + 2H2O
Por tanto, la cantidad de oxígeno es uno de los factores más importantes que influyen en la composición química del humo, en particular el cambio en el contenido de alcohol metílico, formaldehído y ácido fórmico. Así, con un acceso limitado de aire a la zona de combustión, se forma aldehído fórmico a partir de alcohol metílico:
CH3OH + O2 → CH2O + 4H2O
Cuando entra más aire y, en consecuencia, oxígeno, el formaldehído resultante se oxida a ácido fórmico:
2CH 2 O + O 2 → 2CHOOH
Con exceso de aire, el ácido fórmico se oxida completamente a dióxido de carbono y agua:
2СНOOH + O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O
Al quemar otros productos de pirólisis, dependiendo del grado de oxidación, también se forman sustancias orgánicas que afectan la composición del humo.
La temperatura de combustión también depende de la cantidad de oxígeno que ingresa a la capa de combustión. En condiciones normales, la madera en forma de troncos no puede arder sin llama y, por tanto, sin desprender calor. En este caso, se oxida una cantidad significativamente mayor de sustancias formadas a partir de la masa orgánica de la madera que durante la combustión (ardor lento) del aserrín. Por lo tanto, una parte importante de las sustancias volátiles cuando se quema madera no se utiliza para fumar y el humo del humo tiene una composición inferior al humo obtenido de la combustión lenta del aserrín. Cuando se quema leña con aserrín húmedo, la cantidad de humo aumenta, pero incluso en este caso la leña se consume de forma antieconómica.
El régimen de temperatura de la combustión natural (latente) del aserrín es mucho más suave en comparación con la combustión de leña. Al quemar el carbón que queda después de la liberación de sustancias volátiles, se forma una pequeña llama. El calor resultante se gasta principalmente en calentar las capas adyacentes de aserrín, que se descomponen térmicamente sin acceso al oxígeno, ya que el aire es empujado por los vapores y gases de la capa en llamas.
La combustión es lenta. Una parte importante de los productos de descomposición térmica no se oxida en la llama, por lo que las corrientes de convección eliminan relativamente muchas sustancias volátiles.
Un ejemplo de combustión incompleta de aserrín es quemarlo con un suministro de aire inferior no forzado. En este caso, solo la capa inferior de aserrín se quema por completo. Los gases y vapores calientes desplazan el aire y calientan las capas superiores de aserrín, lo que provoca la destilación seca de la madera, lo que da como resultado la formación de carbón, gases, agua y compuestos orgánicos. Con un suministro uniforme de aserrín fresco desde arriba, solo se quema la capa inferior de carbón, formada como resultado de la destilación seca de la capa suprayacente. Esto produce un humo más saturado con compuestos orgánicos volátiles.
La mejor forma de producir humo rico en componentes para fumar es producirlo en generadores de humo que funcionan con aserrín y calentando el medio de fumar mediante gas, vapor muerto o electricidad, y en generadores de humo por fricción. En este caso, se obtiene un humo con un alto contenido de compuestos orgánicos volátiles, debido a las bajas temperaturas de formación del humo y a la ligera oxidación de los productos primarios de descomposición de la madera.
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El gas natural es el combustible más común en la actualidad. El gas natural se llama gas natural porque se extrae de las mismas profundidades de la Tierra.
El proceso de combustión de gas es una reacción química en la que el gas natural interactúa con el oxígeno contenido en el aire.
En el combustible gaseoso hay una parte combustible y una parte no combustible.
El principal componente inflamable del gas natural es el metano, CH4. Su contenido en gas natural alcanza el 98%. El metano es inodoro, insípido y no tóxico. Su límite de inflamabilidad es del 5 al 15%. Son estas cualidades las que han permitido utilizar el gas natural como uno de los principales tipos de combustible. Una concentración de metano superior al 10% pone en peligro la vida; puede producirse asfixia por falta de oxígeno.
Para detectar fugas de gas, el gas se odoriza, es decir, se añade una sustancia de olor fuerte (etilmercaptano). En este caso, el gas ya se puede detectar en una concentración del 1%.
Además del metano, el gas natural puede contener gases inflamables: propano, butano y etano.
Para garantizar una combustión de gas de alta calidad, es necesario suministrar suficiente aire a la zona de combustión y garantizar una buena mezcla del gas con el aire. La proporción óptima es 1: 10. Es decir, por una parte de gas hay diez partes de aire. Además, es necesario crear el régimen de temperatura deseado. Para que un gas se encienda, debe calentarse hasta su temperatura de ignición y en el futuro la temperatura no debe caer por debajo de la temperatura de ignición.
Es necesario organizar la eliminación de los productos de combustión a la atmósfera.
La combustión completa se logra si no hay sustancias inflamables en los productos de combustión liberados a la atmósfera. En este caso, el carbono y el hidrógeno se combinan y forman dióxido de carbono y vapor de agua.
Visualmente, con combustión completa, la llama es de color azul claro o violeta azulado.
Combustión completa de gas.
metano + oxígeno = dióxido de carbono + agua
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
Además de estos gases, el nitrógeno y el oxígeno restante se liberan a la atmósfera junto con gases inflamables. N2+O2
Si la combustión del gas no se produce por completo, se liberan sustancias inflamables a la atmósfera: monóxido de carbono, hidrógeno y hollín.
La combustión incompleta del gas se produce debido a una cantidad insuficiente de aire. Al mismo tiempo, aparecen visualmente lenguas de hollín en la llama.
El peligro de una combustión incompleta del gas es que el monóxido de carbono puede provocar intoxicación al personal de la sala de calderas. Un contenido de CO en el aire del 0,01 al 0,02 % puede provocar una intoxicación leve. Concentraciones más altas pueden causar intoxicación grave y la muerte.
El hollín resultante se deposita en las paredes de la caldera, lo que perjudica la transferencia de calor al refrigerante y reduce la eficiencia de la sala de calderas. El hollín conduce el calor 200 veces peor que el metano.
En teoría, se necesitan 9 m3 de aire para quemar 1 m3 de gas. En condiciones reales, se requiere más aire.
Es decir, se necesita una cantidad excesiva de aire. Este valor, denominado alfa, muestra cuántas veces más aire se consume del que es teóricamente necesario.
El coeficiente alfa depende del tipo de quemador específico y generalmente se especifica en el pasaporte del quemador o de acuerdo con las recomendaciones para organizar los trabajos de puesta en servicio que se están realizando.
A medida que la cantidad de exceso de aire aumenta por encima del nivel recomendado, aumenta la pérdida de calor. Con un aumento significativo en la cantidad de aire, la llama puede desprenderse y crear una situación de emergencia. Si la cantidad de aire es inferior a la recomendada, la combustión será incompleta, creando así riesgo de intoxicación para el personal de la sala de calderas.
Para un control más preciso de la calidad de la combustión del combustible, existen dispositivos: analizadores de gases que miden el contenido de ciertas sustancias en la composición de los gases de escape.
Los analizadores de gas se pueden suministrar completos con calderas. Si no están disponibles, las mediciones correspondientes las realiza el organismo encargado de la puesta en servicio mediante analizadores de gas portátiles. Se elabora un mapa de régimen en el que se prescriben los parámetros de control necesarios. Si los respeta, podrá garantizar una combustión completa y normal del combustible.
Los principales parámetros para regular la combustión de combustible son:
- la proporción de gas y aire suministrado a los quemadores.
- coeficiente de exceso de aire.
- vacío en el horno.
- Factor de eficiencia de la caldera.
En este caso, la eficiencia de la caldera significa la relación entre el calor útil y la cantidad de calor total gastado.
Composición del aire
| Nombre del gas | Elemento químico | Contenidos en el aire |
| Nitrógeno | N2 | 78 % |
| Oxígeno | O2 | 21 % |
| Argón | Arkansas | 1 % |
| Dióxido de carbono | CO2 | 0.03 % |
| Helio | Él | menos del 0,001% |
| Hidrógeno | H2 | menos del 0,001% |
| Neón | Nordeste | menos del 0,001% |
| Metano | CH4 | menos del 0,001% |
| Criptón | kr | menos del 0,001% |
| Xenón | xe | menos del 0,001% |