Escenarios posibles:

Incendio en Relleno Sanitario

21 de enero de 2015
Especialista de DICTUC entrega aproximaciones técnicas para analizar algunos escenarios posibles que explican la causa de las emanaciones de humos.

Los antecedentes de prensa que hasta ahora se manejan dan cuenta de un incendio “subterráneo” que está afectando a parte del relleno sanitario “Santa Marta” en Talagante. Esta combustión ha generado grandes cantidades de humo que, debido a las condiciones meteorológicas mediantes, han afectado a buena parte de la población de la región Metropolitana.

Debido al impacto en la población de este tipo de siniestros, el Gerente de la unidad Ingeniería de Protección Contra el Fuego de DICTUC, Rodrigo Aravena, entrega aproximaciones técnicas para analizar algunos escenarios posibles que explican la causa de las emanaciones de humos, sin necesariamente enfocarse en sus consecuencias, ni posibles modos de control.

¿Por qué podría haber ocurrido ese incendio?
Sin tener mayores detalles, el hecho que el incendio sea “subterráneo” permite suponer que si no hay una causa externa que lo origine, entonces aparece como causa probable el auto-calentamiento de los residuos existentes. Dicha causa a su vez genera un escenario, en el cual se podría haber producido una combustión espontánea o autoignición.

El auto-calentamiento es un proceso mediante el cual una reacción química genera más calor del que el material puede evacuar, y por lo mismo se produce un sostenido aumento de la temperatura.

Las pérdidas de calor están relacionadas con el tamaño de la muestra, es decir, mientras más grande sea ésta, menores son las pérdidas, dado que la superficie específica relativa es menor.
Si las pérdidas de calor son siempre menores al calor generado, se produce el auto-calentamiento. Si las pérdidas alcanzan a ser iguales que el calor generado, el material llega a una temperatura de equilibrio y al auto-ignición no se da.

La combustión espontánea es propensa a ocurrir en tres escenarios fundamentales:

- materiales sólidos apilados o de gran espesor
- materiales calientes
- en materiales que contengan microorganismos que puedan producir calentamiento biológico (algo muy probable en un vertedero)

En los casos anteriores, este fenómeno depende en gran medida de la reactividad o tendencia a oxidarse de los materiales involucrados.
Para que pueda ocurrir este fenómeno de combustión espontánea es necesario que:

- La acumulación sea porosa, se requiere oxígeno para permitir la combustión.
- El tamaño de las acumulaciones sea relativamente grande.

La primera condición es necesaria porque el aire debe ser capaz de difundirse a través de la masa sólida para suministrar el oxígeno para el auto-calentamiento inicial y la subsiguiente ignición.

La segunda condición es necesaria para que la reacción sea auto-sostenida, y la sustancia pueda arder a “fuego lento”.

Alternativamente, al auto-calentamiento explicado solo por las reacciones propias del material, el mismo fenómeno también puede ser detonado por algún iniciador externo: algún material a alta temperatura o alguna fuente de combustión sin llama (por ejemplo un cigarrillo) en contacto con las acumulaciones.

La combustión puede desarrollarse en ausencia de llamas abierta, fenómeno conocido como smoldering o combustión sin llamas, que a su vez típicamente está asociado a grandes (cantidad) generaciones de humo, por largos periodos de tiempo.

Eventualmente, la combustión con llamas llega a generar las condiciones de energía y oxigenación para pasar a un incendio con llamas, sin embargo este proceso puede tomar horas, o días, o incluso semanas.

Normalmente la auto-ignición está asociada a acumulaciones de materiales sólidos propensos a experimentar autocalentamiento, y además suele ir acompañados de periodos relativamente largos de emanación de humos (smoldering), previos a la aparición de llamas.

En resumen:

- Existen materiales o acumulaciones de éstos, propensos a generar el fenómeno de auto calentamiento. Esto se debe fundamentalmente a que el calor generado por las reacciones químicas propias de los productos no llega a ser disipado al ambiente, por lo mismo la temperatura empieza a aumentar.
- Lo anterior se da en algunos materiales sujetos a almacenamientos “porosos” y de grandes acumulaciones.
- Este aumento de temperatura puede llevar a condiciones ya sea de llamas abiertas (auto ignición) o previamente a procesos de combustión sin llamas (smoldering).
- La combustión sin llama genera grandes cantidades de humos, por largos periodos de tiempo, y eventualmente puede llegar a generar las condiciones para aparición de llamas abiertas.
- En todos los casos, la combustión ocurre en el interior de las acumulaciones, de forma “subterránea”, sin que necesariamente estén comprometidas las capas superficiales. Por lo mismo, pueden llegar a crecer en grandes extensiones, y su extinción es particularmente compleja.

La industria del carbón ha sido históricamente propensa a sufrir esta clase de fenómenos, y a partir de su experiencia se han establecidos metodologías de control y mitigación, que para esa industria normalmente pasan por:

- Caracterización de los materiales: lo que importa es establecer mediante pruebas y análisis de transferencia de calor, correlaciones entre las alturas de acumulación y las temperaturas de operación que mantienen al material alejado del riesgo de auto calentamiento.
- Monitoreo de las acumulaciones: fundamentalmente destinadas a tener lectura permanente de la temperatura en el interior de las acumulaciones.
- Planes de acción: en la etapa de caracterización del material se definen valores críticos de temperatura, que al ser eventualmente superados (lo que se monitorea) establecen un plan de acción preventiva, destinado a buscar formas de enfriar las acumulaciones, que a su vez se complementa con medidas previas destinadas a mantener controlados los tamaños de acumulaciones.

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