Usuario:Creosota/taller/Potencia de un incendio

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La potencia de un incendio o tasa de liberación de calor (TLC) es la cantidad de calor liberada por el incendio en la unidad de tiempo. Habitualmente representada por ${\dot {Q}}$ en las ecuaciones, otros términos pueden también referirse al mismo concepto: tasa de emisión de calor (TEC), Heat Release Rate (HRR), Rate of Heat Release (RHR) o débit calorifique.​ La TLC se mide en vatios (W) en el sistema internacional de unidades que equivale a un julio (J) por segundo (s). En el ámbito de los incendios estructurales la unidad comúnmente utilizada es el megavatio (MW).

Ejemplos de TLC (máx) obtenidos en distintos incendios

Incendio	TLC	Régimen
Papelera	0,1 MW ​	ILC
Manto de gasolina de 1 m2	2.5 MW ​	ILC
Pila de 3 m de altura de palets de madera	7 MW ​	ILC
Recintos de incendios de estancias representativas del medio residencial	8,8 a 11,5 MW ​​	ILV

Cálculo de la TLC en incendios limitados por el combustible (ILC)

En un ILC, la potencia o tasa de liberación de calor (TLC) en un momento dado, expresada por ${\dot {Q}}$ en MW viene determinada por la cantidad de combustible que entra en combustión por la unidad de tiempo expresada por ${\dot {m_{b}}}$ en kg/s y el poder calorífico $\Delta h_{c}$ expresado en MJ/kg.​

${\dot {Q}}={\dot {m_{b}}}\Delta h_{c}$

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Ejemplo:

Un bloque de poliestireno, en el momento en que se consume a razón de 50g por segundo en un lugar abierto (ILC) da lugar a un incendio con una potencia de 2MW aproximadamente.

${\dot {Q}}=0,05\,kg/s\cdot 39,85\,MJ/kg=1,99\,MW$

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Cálculo de la TLC en incendios limitados por la ventilación (ILV)

En un ILV, la potencia de incendio en su fase de estabilización puede estimarse empleando las correlaciones de Kawagoe​ o MQH de McCaffrey, Quintiere and Harkleroad,​ que relacionan la tasa de liberación de calor (TLC) con el tamaño y la geometría de la abertura del recinto al exterior.

Estas correlaciones tienen valor a la hora de hacer una aproximación de la TLC. Sin embargo es necesario tener presente que no se trata de valores de carácter determinista, sino de expresiones de correlación estadística entre variables obtenidas en un escenario de ensayo concreto, condicionadas por la incertidumbre propia de la instrumentación de ensayo y los errores asumidos en el proceso de correlación. No obstante, los valores obtenidos con estas correlaciones se consideran suficientemente aproximados para los escenarios residenciales, a los que los equipos de intervención se enfrentan y para las consideraciones tácticas que conllevan, como la determinación del caudal táctico.

Utilizando la primera de estas correlaciones (Kawagoe), la tasa de liberación de calor expresada por ${\dot {Q}}$ en MW viene determinada por la altura de la abertura $h$ en m, el área de su sección transversal $A$ en m² y el poder calorífico $\Delta h_{c}$ expresado en MJ/kg

${\dot {Q}}=k\,\Delta h_{c}\,A\,{h}^{0,5}$ con $k=0,092$ para el sistema de unidades propuesto.

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Ejemplo:

Un ILV alimentado a través de la apertura de una puerta de 2x0,8 m con un combustible con poder calorífico $\Delta h_{c}=20\,MJ/kg$, da lugar a un incendio con una potencia de 4,16 MW.

$A=2\,m\cdot 0,8\,m=1,6m^{2};\,{\dot {Q}}=0,092\cdot 20\,MJ/kg\cdot 1,6m^{2}\cdot {(2\,m)}^{0,5}=4,16\,MW$

Ese mismo incendio con una puerta entornada para el paso de una manguera (10 cm de anchura) da lugar a un incendio con una potencia de tan solo 0,52 MW.

$A=2\,m\cdot 0,1\,m=0,2m^{2};\,{\dot {Q}}=0,092\cdot 20\,MJ/kg\cdot 0,2m^{2}\cdot {(2\,m)}^{0,5}=0,52\,MW$

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Cálculo de la TLC utilizando la regla de Thornton

Otra aproximación a la potencia de un incendio, ya sea limitado por el combustible o por la ventilación, puede realizarse empleando la regla de Thornton que establece la cantidad de energía liberada $Q$ en la combustión de compuestos orgánicos en función del consumo de oxígeno $m_{O_{2}}$.​

$Q=m_{O_{2}}\cdot 13.1\,kJ/g\,\,$

La TLC $Q$, viene determinada por:

${\dot {Q}}={dQ \over dt}=13.1\,kJ/g\cdot {dm_{O_{2}} \over dt}$

Este método es frecuentemente empleado en campanas calorimétricas de laboratorio para medir la TLC de un incendio.

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Ejemplo:

Calcular la potencia media de un incendio confinado y no ventilado que consigue reducir la concentración de oxígeno de un 21% a un 5% en 5 minutos en un recinto de 80m³.

$m_{O_{2}}=80m^{3}\cdot (21\%-5\%){O_{2} \over aire}\cdot 1429{g_{O_{2}} \over m_{O_{2}}^{3}}=18291g_{O_{2}}$

$t=300s$

${\dot {Q}}=13.1\,kJ/g\cdot {dm_{O_{2}} \over dt}=13.1\,kJ/g\cdot {18291g_{O_{2}} \over {300s}}=799kW=0,799MW$

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Potencia máxima esperada

La potencia máxima esperada ${\dot {Q}}_{max}$, también referida como peak HRR en inglés es la TLC máxima que puede alcanzar el incendio si no modificamos sustancialmente sus condiciones de desarrollo. Este concepto es fundamental para definir el caudal táctico.

Desde una óptica operativa, la potencia máxima esperada es el máximo desarrollo de incendio al que los equipos de intervención podrían tener que hacer frente en un escenario determinado y que se encuentra muy cercana a la potencia esperada en el momento del flashover.

Es frecuente encontrar curvas de referencia de TLC frente al tiempo para distintos elementos de mobiliario obtenidas en ensayos de laboratorio. De ellas se puede obtener el valor para la potencia máxima esperada ${\dot {Q}}_{max}$ en condiciones de ILC. Sin embargo, no hay que caer en el error de calcular la potencia máxima esperada ${\dot {Q}}_{max}$ de un recinto mediante la suma de las ${\dot {Q}}_{max}$ de cada uno de sus elementos, por dos razones:

• A partir de que el incendio entra en la fase de ILV los elementos involucrados no llegarán casi nunca a la ${\dot {Q}}_{max}$que habrían alcanzado en un ensayo que se desarrolla sin límite en la ventilación periférica, por falta de suficiente concentración de oxígeno.
• La ${\dot {Q}}_{max}$ se da en un momento determinado, y puesto que las configuraciones de los diferentes elementos presentes y el momento en el que empiezan a arder son diferentes, los picos individuales se producen también en momentos diferentes por lo que no se pueden sumar.