La leña es la opción de combustible sólido clásica y más común. Cuando se quema madera, se genera energía térmica, que se utiliza para calentar varias habitaciones. La eficiencia de combustión depende enteramente de la temperatura de combustión de la madera, pero a su vez, depende del tipo de madera, su humedad y condiciones de combustión. Cada tipo de madera se puede utilizar para diferentes propósitos y tareas. Algunos se utilizan para cocinar en una parrilla o estufa, otros para calentar el espacio (en una chimenea o estufa).
Las principales etapas de la combustión de la madera.
La combustión del material de madera se puede representar como dos etapas sucesivas. En la primera etapa, los productos de descomposición se queman en forma gaseosa, lo que se acompaña de la formación de una llama brillante.
La segunda etapa de este proceso es la postcombustión sin llama del carbón formado en la etapa inicial.
La influencia decisiva en la resistencia al fuego de una estructura de madera (una casa particular, por ejemplo) la ejerce la primera de estas etapas, durante la cual se crean las condiciones óptimas para mantener la propagación de la combustión.
A pesar del tiempo limitado, este proceso va acompañado de la liberación de una cantidad significativa de calor.
Durante un tiempo, ambos procesos proceden casi simultáneamente, después de lo cual se detiene la liberación de gases y solo el carbón continúa ardiendo. Al mismo tiempo, la velocidad a la que se quema la mayor parte del material de madera del edificio está determinada por los siguientes factores:
- peso volumétrico de toda la estructura;
- contenido de humedad del material de construcción original;
- temperatura ambiente;
- la relación entre los espacios libres y el volumen ocupado por la madera.
Un material de madera que tiene una estructura más densa (roble, por ejemplo) se quema más lentamente que el mismo álamo temblón, lo que se explica por la diferencia en su conductividad térmica.
Cuando se enciende madera con un alto contenido de humedad, se gasta una cierta cantidad de calor en la evaporación de la humedad. Como resultado, se gasta menos energía térmica en la descomposición del material. Naturalmente, la madera seca, teniendo en cuenta todo lo anterior, se quema mucho más rápido.
¿Qué es el proceso de combustión?
La combustión es un proceso en la frontera de la física y la química, que consiste en convertir una sustancia en el último producto. Al mismo tiempo, se libera energía térmica en grandes cantidades. El proceso de combustión se acompaña principalmente de la emisión de luz, que se denomina llama. Además, durante el proceso de combustión, se libera dióxido de carbono, CO2, cuyo exceso en una habitación sin ventilación puede provocar dolor de cabeza, asfixia e incluso la muerte.
Para el curso normal del proceso, se deben cumplir una serie de requisitos previos.
Lo primero, la combustión solo puede tener lugar si hay aire. En el vacío, el proceso de combustión no es realista.
En segundo lugar, si el área en la que se produce la combustión no se calienta a la temperatura de ignición del material, el proceso de combustión terminará. Por ejemplo, la llama se apagará si se arroja inmediatamente un tronco grande a una estufa recién derretida, sin permitir que se caliente sobre leña muy pequeña.
En tercer lugar, si los sujetos de combustión están húmedos y enfatizan los vapores líquidos, y la velocidad de combustión aún es baja, el proceso también terminará.
Temperatura de combustión y factores contribuyentes
La temperatura alcanzada en la primera etapa de combustión espontánea es significativamente más alta que el mismo indicador para el período de combustión sin llama de los productos de descomposición. En la etapa inicial, se forma una capa delgada de carbón solo en la superficie de la madera, y al principio no se quema, a pesar de que está en un estado al rojo vivo.
El hecho es que en esta etapa, casi todo el oxígeno se consume para mantener la llama y tiene acceso limitado a otros productos de combustión. El carbón comienza a descomponerse solo desde el momento en que la etapa de combustión ardiente se completa por completo.
La temperatura de ignición del material de madera, que garantiza el mantenimiento de una combustión estable, para la mayoría de las variedades es de 250 a 300 grados.
El desarrollo eficiente de la combustión en estructuras de madera se ve facilitado por la disposición cercana de elementos individuales, por regla general, montados en paralelo y con un pequeño espacio.
Un buen ejemplo de tal disposición son las vigas y el revestimiento del techo. Como resultado, su calentamiento mutuo es inevitable con un aumento simultáneo del empuje de aire en direcciones longitudinales.
Todo lo anterior obliga a los constructores a tomar medidas especiales para proteger las estructuras de madera de los efectos de los fuegos abiertos.
Latente
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Latente - modo incendio materiales y sustancias con la formación después del proceso de su pirólisis fase sólida carbonizada con postcombustión en medio gaseoso de los productos de su oxidación heterogénea. Los materiales humeantes tienen un efecto especialmente alto y específico. peligro de incendio... El proceso de su combustión tiene inicialmente un período de latencia, cuando el foco emergente es difícil de detectar, ya veces imposible. Sin embargo, después de algún tiempo, con un cambio en la situación asociado con un cambio en la concentración de oxígeno, la presión, el tamaño del centro de incendios, la combustión sin llama puede pasar al modo de combustión de llama. Por ejemplo, la combustión lenta, que comenzó en la base de una pila de aserrín de 0,85 m de altura, penetra en la superficie en forma de combustión ardiente durante 10 días.
Como regla general, los materiales porosos o los materiales en estado triturado tienden a arder sin llama. Estos incluyen, en particular, materiales de origen vegetal (papel, aserrín de celulosa, placas laminadas, látex, organosilicio y otros cauchos, cuero natural, algunos materiales compuestos y plásticos termoendurecibles). Los materiales de fusión, incluidos los porosos, por regla general, no exhiben la capacidad de arder sin llama.
De la práctica extinción de incendios Se sabe que los materiales que arden sin llama son extremadamente difíciles de extinguir. Esto se debe al hecho de que el proceso de combustión lenta puede proceder a una concentración baja (aproximadamente 2% vol.) oxígeno en el ambiente. Los resultados de la investigación científica han demostrado que los medios más efectivos para extinguir incendios latentes son el agua y las composiciones especiales de extinción de gases. Al apagar el hogar que arde sin llama de manera volumétrica, lo más efectivo es el uso de composiciones multicomponente con una densidad cercana a la del aire, teniendo indicadores más altos. conductividad térmica, capacidad calorífica y difusión. Es preferible utilizar composiciones de gas en las que esté presente helio.
Para extinguir eficazmente un fuego latente en una habitación utilizando medios de gas, es necesario, mediante el suministro de una composición extintora, reducir la concentración de oxígeno al 0-5% y mantener este nivel durante al menos 1200 s. El tiempo para suministrar la masa estándar del agente extintor para extinguir un fuego sin llama debe ser de al menos 300 s.
Lit .: GOST 12.1.044-89. SSBT. Riesgo de incendio y explosión de sustancias y materiales. Nomenclatura de indicadores y métodos para su determinación; Monakhov V.T. Métodos para estudiar el riesgo de incendio de sustancias. M., 1979.
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Comportamiento de estructuras durante un incendio
La peculiaridad de la destrucción de estructuras de madera es que en contacto directo con fuego abierto, se destruyen (carbonizan) a una velocidad media de un milímetro por minuto.
| Tamaño de sección más pequeño, mm | Tasa de carbonización de madera V, mm / min | |
| pegado | entero | |
| 120 mm y más | 0,6 | 0,8 |
| Menos de 120 mm | 0,7 | 1,0 |
Como resultado, la sección transversal original de los elementos hechos de madera disminuye y, al mismo tiempo, su resistencia disminuye. La consecuencia de estos procesos es la destrucción completa de todos los componentes de estas estructuras.
Al considerar la naturaleza del comportamiento de las estructuras de madera, es necesario tener en cuenta las características de diseño del material utilizado, que pueden representarse mediante las siguientes variedades:
- pulpa de madera homogénea;
- vigas reforzadas encoladas;
- estructuras de madera contrachapada.
Los materiales homogéneos en condiciones de fuego se manifiestan de la manera habitual descrita anteriormente. En cuanto a las estructuras de composición compleja (vigas de suelo, por ejemplo), fabricadas mediante encolado, su comportamiento durante la combustión está significativamente influenciado por la resistencia al calor de los adhesivos utilizados.
Con el adhesivo adecuado, la tasa de destrucción de estos elementos de construcción se reduce notablemente. Lo mismo puede decirse de los materiales de madera contrachapada, cuyos signos de descomposición térmica son su deslaminación gradual.
Si no tiene en cuenta las peculiaridades de la violación de las uniones adhesivas, en todos los demás aspectos se comportan como estructuras homogéneas ordinarias.
Cómo elegir el correcto
Cabe decir de inmediato que, aunque la haya o el fresno se caracterizan por una temperatura de combustión alta de la leña, es bastante costoso y poco rentable usarlos para encender una estufa o baño.
Por lo tanto, es costumbre usar leña de abedul, que se quema a 800-820 grados.
Además, el roble y el alerce, que se queman a 840-900 grados, son adecuados para estos fines.
Especies de coníferas de árboles: pino, más adecuado para un incendio. Sin embargo, nadie prohíbe su uso como calefacción para una estufa. A una temperatura de combustión de 610-630 grados, se consumirá la mitad de la leña que el roble o el abedul.
Características de las coníferas:
- baja temperatura de combustión;
- formación de humo y hollín.
Porque contienen gran cantidad de resinas. Estos últimos se asientan en las paredes de la chimenea, la obstruyen con el tiempo y requieren limpieza. Por lo tanto, el uso de madera blanda para estos fines no es muy deseable y se recomienda solo en casos extremos.
Además, se debe prestar atención al contenido de humedad de la madera, ya que su porcentaje tiene un efecto directo sobre el proceso de combustión. En consecuencia, el material húmedo no se quemará bien y generará mucho humo.
Medidas de protección constructiva
Las medidas ignífugas en relación con la mayoría de las casas de madera y otros edificios cuentan con soluciones de diseño adecuadas, así como debido a su tratamiento con reactivos químicos especiales (retardadores de fuego).
La protección de este tipo se realiza aumentando la masa de los elementos individuales, con la excepción de los bordes puntiagudos y las partes que sobresalen fuertemente ("bordes afilados"), utilizando elementos de madera desprovistos de huecos.
También se utilizan materiales de aislamiento resistentes al calor, protección contra incendios de las superficies de estructuras de madera con revestimientos especiales. Los revestimientos protectores se utilizan en forma de láminas en bruto de fibrocemento (yeso) y yeso de hasta 1,5 centímetros de espesor.
Además, para reducir el índice de inflamabilidad, el diseño reduce deliberadamente el número de estructuras con elementos de madera paralelos y huecos entre ellos.
Las medidas adicionales para contrarrestar la propagación del fuego requieren el cumplimiento de las normas para la formación de cortafuegos.
A esto se le puede agregar el desglose de edificios con tabiques especiales y la correspondiente disposición de aberturas de paredes (ventanas y puertas) y techos ignífugos. Todas estas medidas permiten fortalecer la estructura en términos de su capacidad para resistir la propagación del fuego.
Características térmicas de la madera.
Las especies de madera difieren en densidad, estructura, cantidad y composición de resinas. Todos estos factores afectan el poder calorífico de la madera, la temperatura a la que se quema y las características de la llama.
La madera de álamo es porosa, la leña se quema intensamente, pero el indicador de temperatura máxima alcanza solo 500 grados. Las especies de madera densa (haya, fresno, carpe), cuando se queman, emiten más de 1000 grados de calor. Los indicadores de abedul son ligeramente más bajos, alrededor de 800 grados. El alerce y el roble se inflaman más calientes, dando hasta 900 grados centígrados. La leña de pino y abeto se quema a 620-630 grados.
La calidad de la leña y cómo elegir la adecuada.
La leña de abedul tiene una mejor relación de eficiencia térmica y costo: no es rentable económicamente calentar con maderas más caras con altas temperaturas de combustión.
El abeto, el abeto y el pino son adecuados para hacer fuego; estas coníferas proporcionan un calor relativamente moderado. Pero no se recomienda usar dicha leña en una caldera de combustible sólido, en una estufa o chimenea; no emiten suficiente calor para calentar eficazmente la casa y cocinar los alimentos, se queman con la formación de una gran cantidad de hollín.
Se considera que la leña de baja calidad es combustible elaborado con álamo temblón, tilo, álamo, sauce y aliso; la madera porosa emite poco calor cuando se quema. El aliso y algunos otros tipos de madera "disparan" con carbón durante la combustión, lo que puede provocar un incendio si la madera se utiliza para encender una chimenea.
Al elegir, también debe prestar atención al grado de contenido de humedad de la madera: la leña cruda se quema peor y deja más cenizas
Temperatura de ignición de diferentes rocas.
Para obtener una imagen completa del rendimiento térmico de la madera., conviene estudiar el calor específico de combustión de cada tipo de madera y tener una idea de su transferencia de calor. Este último se puede medir en diferentes cantidades, pero no es necesario depender completamente de los datos tabulares, porque en la vida real es imposible lograr las condiciones ideales de combustión. Sin embargo, una tabla de temperatura de leña puede ayudarlo a elegir la madera correcta de acuerdo con sus características.
| Nombre de la madera | Densidad, kg / cu. metro | Valor calorífico, kWh / kg | Calor específico de combustión 1 metro cúbico m, kW | Temperatura máxima de combustión en grados Celsius |
| Carpe | 496 | 4,2 | 2150 | 1025 |
| Ceniza | 482 | 4,2 | 2050 | 1045 |
| Haya | 482 | 4,2 | 2050 | 1042 |
| roble | 472 | 4,2 | 2050 | 910 |
| Abedul | 452 | 4,2 | 1950 | 820 |
| Alerce | 421 | 4,3 | 1850 | 867 |
| Pino | 362 | 4,3 | 1650 | 625 |
| Abeto | 332 | 4,3 | 1450 | 610 |
Los valores dados en las diversas tablas de quema de madera para diferentes especies de madera son ideales por naturaleza y están destinados a representar la imagen completa, pero la temperatura real del horno nunca alcanzará estos valores. Esto se debe a dos factores simples y claros:
- no se puede alcanzar la temperatura máxima, ya que es imposible secar completamente la madera en casa;
- se utiliza madera con diferentes niveles de humedad.
