El mito de que el calor solo afecta el punto donde está el fuego
Cuando se observa un incendio dentro de un recinto, la intuición sugiere que el calor simplemente asciende en una columna vertical sobre la llama. Sin embargo, la dinámica real del fuego muestra un comportamiento distinto.
Cuando la pluma térmica impacta el techo, el flujo ascendente no desaparece. Al encontrarse con la superficie sólida, el movimiento vertical se transforma en un flujo horizontal de gases calientes que se desplaza rápidamente a lo largo del techo. Este fenómeno se conoce como ceiling jet y es uno de los mecanismos fundamentales de la dinámica de incendios en compartimentos.
En términos físicos, el penacho transporta masa y energía hacia arriba mediante flotación. Al alcanzar el techo, esa energía no se pierde, sino que se redistribuye lateralmente formando una capa de gases calientes que se expande desde el punto donde la pluma impacta el techo.
Este comportamiento explica por qué muchos dispositivos de seguridad contra incendios se instalan en el techo. Detectores de humo, detectores térmicos y rociadores automáticos dependen de este flujo horizontal para activarse, incluso cuando se encuentran a varios metros del foco del incendio.
La temperatura de los gases bajo el techo depende principalmente de tres variables: la potencia del incendio, la altura del techo y la distancia horizontal al eje de la pluma. Estas relaciones fueron estudiadas experimentalmente y dieron origen a las correlaciones empíricas desarrolladas por Alpert, ampliamente utilizadas en ingeniería contra incendios.
En la región directamente sobre el incendio, el incremento de temperatura bajo el techo puede estimarse mediante:
ΔT = 16.9 · Q^(2/3) / H^(5/3)
donde Q representa la potencia del incendio y H la altura del techo.
A medida que aumenta la distancia horizontal al eje del incendio, el comportamiento cambia. En esa región, donde el chorro térmico ya se desplaza bajo el techo, el incremento de temperatura puede aproximarse mediante:
ΔT = 5.38 · (Q / r)^(2/3) / H
donde r representa la distancia horizontal al eje del penacho.
Estas ecuaciones permiten estimar cómo se distribuye la energía térmica bajo el techo durante un incendio. Aunque son expresiones simples, capturan un principio fundamental: el calor generado por un incendio no permanece confinado al punto de combustión, sino que puede propagarse rápidamente por el espacio a través de los gases calientes.
En el ejercicio que se adjunta utilizaremos estas relaciones para estimar la temperatura bajo el techo en distintos puntos de un recinto sometido a un incendio.
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