Tema 19: Naturaleza del fuego

Una reacción química transforma unas sustancias (reactivos) en otras con propiedades distintas (productos). La combustión es una reacción química que libera mucha energía y en la que intervienen un combustible (sustancia o mezcla que arde) y un comburente (el oxígeno o sustancias que lo contienen).

La mezcla de combustible y comburente en la proporción adecuada no arde por sí sola: necesita una energía de activación que aporta un foco de ignición. Una vez iniciada, la combustión produce dos procesos:

• Térmico: liberación de calor, que se transmite al entorno por conducción (paso directo a través de una sustancia, la forma más simple), convección (transporte por un fluido en el que se forman corrientes por diferencias de densidad) y radiación (ondas electromagnéticas, de la misma naturaleza que la luz, emitidas por los cuerpos calientes).

• Material: transformación en humos y gases de combustión.

El calor desprendido calienta los productos gaseosos y forma el llamado colchón de gases; cuando están lo bastante calientes para emitir luz, hablamos de llama. Para que la combustión continúe, parte de ese calor debe calentar combustible y comburente y generar radicales libres: es la reacción en cadena.

Tetraedro del fuego. Resume los cuatro factores que deben coexistir para que haya combustión: combustible, comburente, calor y reacción en cadena. Si se suprime cualquiera de ellos, el fuego se apaga.

Límites de inflamabilidad. Combustible y comburente solo reaccionan dentro de un intervalo de concentraciones:

• Límite inferior de inflamabilidad (LII): concentración mínima de combustible en el comburente para iniciar la combustión. Por debajo, la mezcla es demasiado pobre.

• Límite superior de inflamabilidad (LSI): concentración máxima. Por encima, falta comburente (mezcla demasiado rica).

• El intervalo entre ambos es el rango de inflamabilidad.

Clases de fuego, según la naturaleza del combustible:

• Clase A: sólidos, normalmente orgánicos, que arden formando brasas.

• Clase B: líquidos o sólidos que se licúan.

• Clase C: gases inflamables.

• Clase D: metales combustibles y compuestos químicos reactivos ligeros.

• Clase F: aceites y grasas vegetales o animales usados para cocinar en aparatos de cocina.

La reacción al fuego describe cuánto contribuye un material a iniciar y propagar un incendio. Mientras la resistencia al fuego busca limitar los daños de un incendio ya declarado (sectorizar y permitir evacuar e intervenir), las exigencias de reacción son preventivas: que el fuego no empiece o que avance despacio y no llegue a zonas delicadas como los recorridos de evacuación. La clasificación se basa en ensayos y en el sistema europeo de euroclases, que sustituyó a la antigua clasificación española (M0-M4).

Nomenclatura.

• Una letra indica la combustibilidad creciente: A1, A2, B, C, D, E y F. A1 es incombustible; E, muy combustible; F corresponde a productos sin comportamiento determinado.

• Un subíndice indica la ubicación: sin subíndice, paredes y techos; FL, suelos; L, aislamiento de tuberías.

• Producción de humo: s1, s2 o s3, de menor a mayor.

• Gotas o partículas inflamadas: d0, d1 o d2, de menor a mayor (no se aplica a suelos).

En cables eléctricos existe una clasificación propia (de Aca a Fca) que añade a humos y gotas la acidez de los humos (a1, a2, a3); las clases exigibles las fija la reglamentación correspondiente. Para cubiertas ante un fuego exterior, en España se aplica el ensayo 1 (acción de una pavesa en llamas), con dos clases: BROOF(t1) y FROOF(t1) (comportamiento no determinado) (RD 842/2013, anexo II, apartado 2.1).

Productos clasificados sin ensayo. El RD 842/2013 recoge materiales cuya clase se acredita cumpliendo sus especificaciones, sin ensayar. Son, por ejemplo, incombustibles (clase A1): arcilla, perlita y vermiculita expandidas, lana mineral, vidrio, hormigón, cemento y fibrocemento, cal, áridos de origen mineral, hierro y acero, cobre, zinc, aluminio y plomo (salvo finamente divididos), yeso, morteros con conglomerantes inorgánicos, piezas de arcilla cocida, piedra natural, pizarra y terrazo. Otros valores de referencia:

• Placas de yeso laminado: A2-s1 d0 o B-s1 d0, según espesor, densidad y gramaje del cartón.

• Tableros derivados de la madera: casi todos en D-s2 d0, D-s2 d1, D-s2 d2, DFL-s1, E o EFL.

• Madera estructural (densidad media mínima de 350 kg/m³ y espesor de 22 mm o más): D-s2 d0. Madera laminada encolada (más de 380 kg/m³ y 40 mm): D-s2 d0. Revestimientos murales de madera maciza (más de 390 kg/m³): D-s2 d0.

• Suelos: madera maciza de roble, haya o píceas con acabado superficial, CFL-s1; otros suelos de madera maciza, DFL-s1; laminados, linóleos, PVC o caucho, EFL.

• Pueden considerarse BROOF(t1) sin ensayo pizarras, tejas, fibrocemento y chapas metálicas perfiladas o planas.

El resto de productos debe ensayarse en un laboratorio acreditado, y el producto no puede suministrarse ni recibirse en obra más de 5 años después de la fecha del informe de ensayo si se refiere a la reacción al fuego, ni más de 10 años si se refiere a la resistencia (art. 2 del RD 842/2013). Algunos materiales mejoran su clase con aditivos ignífugos, como el poliestireno expandido de las bovedillas.

Establecimientos industriales (RSCIEI, RD 164/2025, anexo II). Los revestimientos deben ser al menos (tabla 2.1.4): en zonas ocupables, paredes y techos C-s2,d0 y suelos CFL-s1; en pasillos y escaleras protegidos, B-s1,d0 y CFL-s1; en aparcamientos y sectores de riesgo intrínseco alto, B-s1,d0 y BFL-s1; en espacios ocultos no estancos (patinillos, falsos techos, suelos elevados), B-s3,d0 y BFL-s2. Los lucernarios de grandes dimensiones en cubierta, siempre B-s1,d0. Los sistemas constructivos de fachada, D-s3,d0 hasta 10 m de altura, C-s3,d0 hasta 18 m y B-s3,d0 por encima (sección 2, apartado 1.5).

Un incendio calienta la estructura por convección y radiación desde los gases calientes y, con el calor, todas las estructuras se deforman. Dos conceptos ayudan a valorar el riesgo:

• Temperatura crítica: aquella a la que la capacidad mecánica de un elemento cae por debajo de la necesaria para soportar sus cargas.

• Carga crítica: la que un elemento puede soportar a una temperatura dada.

En un edificio dañado por el fuego, la intervención sigue tres fases: reconocer los signos externos de las lesiones, diagnosticar su gravedad y aplicar las medidas correctoras provisionales de emergencia necesarias.

Hormigón armado. Es incombustible (A1) y tiene baja conductividad térmica: aunque la superficie esté muy caliente, el interior permanece mucho más frío, de modo que durante un tiempo el hormigón protege a las armaduras. Empieza a perder resistencia a compresión por encima de los 100 °C (a 200 °C conserva en torno al 95 %); hacia los 400 °C la pérdida de resistencia es del 15 al 25 %, a los 800 °C conserva solo en torno al 15-27 % de su resistencia a compresión (según el árido), y se debilita aún más al enfriarse. Comparado con el acero de pretensado, pierde mucho menos: cuando el hormigón ha perdido un 35 %, ese acero ha perdido un 70 %. Sus principales daños son:

• Pérdida de adherencia entre armaduras y hormigón: el calor llega al acero, que se dilata y agrieta el hormigón.

• Spalling o desprendimiento explosivo del recubrimiento: el agua intersticial se vaporiza, la presión aumenta y saltan trozos, a veces con violencia.

• Pérdida de resistencia del hormigón, que empieza por encima de los 100 °C y es importante desde los 400 °C, y de las armaduras por encima de 250 °C.

• Daño de juntas y sellados, que en algunas estructuras puede llevar al colapso.

En forjados de viguetas, lo primero que suele romperse y caer son las bovedillas, lo que no indica pérdida de resistencia, porque no son estructurales. Si el fuego avanza, el hormigón se disgrega y las armaduras quedan a la vista y se doblan; en casos extremos el forjado queda sostenido solo por la capa de compresión, sin capacidad estructural.

Acero estructural. Es incombustible (A1), pero con gran conductividad térmica, por lo que transmite el calor a otras zonas y puede originar nuevos focos. Aunque funde hacia los 1.500 °C, pierde resistencia mucho antes de llegar a ese punto: al calentarse se dilata con facilidad y, en proporción a la carga que soporta, empieza a pandear y ceder, arrastrando a otros elementos. Esa temperatura crítica ronda normalmente los 500 °C, aunque hay aceros que llegan a 600 °C o más. Un incendio provoca en una estructura metálica pérdida de capacidad mecánica, dilataciones que cargan apoyos y uniones si están impedidas, y el posible colapso, a veces en muy poco tiempo. Al ser incombustible da una falsa sensación de seguridad.

El tiempo en alcanzar la temperatura crítica depende del factor de forma o masividad: la relación entre la superficie expuesta al fuego y el volumen del elemento (o entre el perímetro expuesto y la sección). Las piezas gruesas aguantan más que las delgadas: una nave de cerchas o vigas de celosía sin proteger resiste mucho menos que otra de pórticos. A igual sección, los perfiles tubulares o en cajón se calientan más despacio que los abiertos.

Por eso el acero suele protegerse: morteros (protección alta, pero añaden peso y se reparan con dificultad), placas (protección alta, peso importante, instalación compleja en nudos y uniones) y pinturas intumescentes, que con el calor se hinchan y forman una espuma aislante.

Madera. Está compuesta sobre todo por celulosa y lignina (carbono, hidrógeno y oxígeno), lo que la hace combustible. Expuesta a un incendio desarrollado, su superficie arde con rapidez y forma una capa carbonizada; bajo ella hay una zona en pirólisis y, más adentro, madera intacta. La capa carbonizada es unas 6 veces más aislante que la madera, por lo que el interior se mantiene frío y con sus propiedades. La madera pierde capacidad portante sobre todo por reducción de sección, no porque el material pierda resistencia.

Etapas de su degradación según la temperatura:

• Hasta 200 °C: deshidratación, con desprendimiento de CO₂, vapor de agua, ácido acético y algo de ácido fórmico; pérdida rápida de peso y, hacia los 100 °C, ligera carbonización. Las oxidaciones apenas son exotérmicas y no hay ignición.

• De 200 a 280 °C: las oxidaciones pasan a ser claramente exotérmicas; hacia los 280 °C aparecen llamas (punto de inflamación de la madera).

• De 280 a 500 °C: pirólisis intensa y exotérmica, con gran desprendimiento de gases (monóxido de carbono, metano, formaldehído, metanol, hidrógeno, alquitranes) que atraviesan la capa carbonosa.

• Por encima de 500 °C: la capa carbonosa arde (color cereza) y se consume; el proceso sigue hasta los 1.000 °C (rojo amarillento), avanzando al mismo ritmo que el calor penetra, hasta destruir la pieza.

La profundidad carbonizada crece de forma lineal con el tiempo: es la velocidad de carbonización, que permite estimar la sección residual. La madera es menos peligrosa de lo que se cree, porque conduce mal el calor y su carbonización frena la salida de gases y la entrada de calor. Sus puntos débiles son las uniones, donde las juntas o los herrajes metálicos favorecen una carbonización más profunda; tras el incendio puede haber pudriciones. Las construcciones anteriores al cálculo estructural (principios del siglo XX) suelen estar sobredimensionadas y muchas vigas resisten bien; el riesgo de colapso aparece cuando la pérdida de sección es grande.

Elementos no estructurales. No sostienen el edificio, pero sus lesiones son aparatosas y pueden caer. Hay que evaluarlos y, si es necesario, desmontarlos o demolerlos con herramientas manuales:

• Falsos techos: muy frágiles al calor, se agrietan con facilidad. Suelen ser incombustibles o de poca contribución (A2 o B), pero su resistencia EI es muy limitada y en su interior puede haber materiales inflamables que comunican estancias. Hay que comprobar su fijación.

• Tabiques: de ladrillo o placas de yeso laminado (a veces con aislantes dentro), se agrietan y derrumban con facilidad; su resistencia depende del material y del espesor.

• Bovedillas: de hormigón, cerámica (A1) o poliestireno expandido; se agrietan y caen fácilmente. Las de poliestireno pueden producir mucho humo tóxico si no están protegidas (capa de yeso o placas resistentes al fuego).

• Alfarjías: viguetas de madera de poca sección que sostienen el ladrillo en los forjados de «ladrillo por tabla»; por su poca sección se queman enteras, y hay que revisar si quedan ladrillos sin sujeción.