Combustión espontánea

La combustión espontánea o ignición espontánea es un tipo de combustión que se produce por autocalentamiento (aumento de la temperatura debido a reacciones internas exotérmicas), seguido de un descontrol térmico (autocalentamiento que se acelera rápidamente hasta alcanzar altas temperaturas) y, finalmente, la autoignición. Es distinta de la piroforicidad (pero tiene efectos prácticos similares a esta), en la que un compuesto no necesita autocalentamiento para encenderse. El almacenamiento correcto de materiales espontáneamente combustibles es extremadamente importante, teniendo en cuenta que el almacenamiento inadecuado es la principal causa de la combustión espontánea. Los materiales como el carbón, el algodón, el heno y los aceites deben almacenarse a temperaturas y niveles de humedad adecuados para evitar la combustión espontánea. Las acusaciones de combustión humana espontánea se consideran pseudociencia.

La combustión espontánea puede ocurrir cuando una sustancia con una temperatura de ignición relativamente baja, como el heno, la paja, la turba, etc., comienza a liberar calor. Esto puede ocurrir de varias maneras, ya sea por oxidación en presencia de humedad y aire, o por fermentación bacteriana, que genera calor. Estos materiales son aislantes térmicos que impiden el escape de calor, lo que hace que las temperaturas del material aumenten por encima de su punto de ignición. La combustión comenzará cuando haya suficiente oxidante, como oxígeno, y combustible para mantener la reacción en un descontrol térmico.

La fuga térmica puede ocurrir cuando la cantidad de calor producida es mayor que la velocidad a la que se pierde el calor. Los materiales que producen mucho calor pueden arder en volúmenes relativamente pequeños, mientras que los materiales que producen muy poco calor pueden volverse peligrosos solo cuando están bien aislados o almacenados en grandes volúmenes. La mayoría de las reacciones de oxidación se aceleran a temperaturas más altas, por lo que una pila de material que habría sido segura a una temperatura ambiente baja puede arder espontáneamente durante un clima más cálido.

Las pilas de heno y compost pueden autoencenderse debido al calor producido por la fermentación bacteriana, que luego puede causar pirólisis y oxidación que conducen a reacciones térmicas descontroladas que alcanzan la temperatura de autoignición. Los trapos empapados con aceites secantes o barniz pueden oxidarse rápidamente debido a la gran superficie, e incluso una pila pequeña puede producir suficiente calor para encenderse en las condiciones adecuadas. El carbón puede encenderse espontáneamente cuando se expone al oxígeno, lo que hace que reaccione y se caliente cuando no hay suficiente ventilación para enfriarse. La oxidación de la pirita es a menudo la causa de la ignición espontánea del carbón en los relaves de minas antiguas. Los pistachos son altamente inflamables cuando se almacenan en grandes cantidades y son propensos al autocalentamiento y la combustión espontánea. Las grandes pilas de estiércol pueden arder espontáneamente en condiciones de calor extremo. El algodón y el lino pueden encenderse cuando entran en contacto con aceites vegetales poliinsaturados (linaza, aceites de masaje); las bacterias descompondrán lentamente los materiales, produciendo calor. Si estos materiales se almacenan de forma que el calor no pueda escapar, la acumulación de calor aumenta la velocidad de descomposición y, por lo tanto, la velocidad de acumulación de calor aumenta. Una vez que se alcanza la temperatura de ignición, se produce la combustión con oxidantes presentes (oxígeno). La película de nitrato, cuando se almacena de forma inadecuada, puede deteriorarse hasta alcanzar un estado extremadamente inflamable y arder. El incendio de la bóveda Fox en 1937 fue causado por la combustión espontánea de la película de nitrato.

El heno es uno de los materiales más estudiados en materia de combustión espontánea. Es muy difícil establecer una teoría unificada de lo que ocurre en el autocalentamiento del heno debido a la variación en los tipos de pasto utilizados en la preparación del heno y los diferentes lugares donde se cultiva. Se prevé que se producirá un calentamiento peligroso en el heno que contenga más del 25% de humedad. La mayor cantidad de incendios se produce entre dos y seis semanas después del almacenamiento, y la mayoría ocurre en la cuarta o quinta semana.

El proceso puede comenzar con una actividad microbiológica (bacterias o moho) que fermenta el heno y crea etanol. El etanol tiene un punto de inflamación de 14 °C (57 °F). Por lo tanto, con una fuente de ignición como la electricidad estática, por ejemplo, de un ratón que corre por el heno, puede producirse una combustión. La temperatura aumenta entonces y enciende el propio heno.

La actividad microbiológica reduce la cantidad de oxígeno disponible en el heno. A 100 °C, el heno húmedo absorbió el doble de oxígeno que el heno seco. Se ha especulado con que los carbohidratos complejos presentes en el heno se descomponen en azúcares más simples, que se fermentan más fácilmente para formar etanol.

El carbón vegetal, recién preparado, puede calentarse y prenderse fuego. Esto es independiente de los puntos calientes que pueden haberse desarrollado durante la preparación del carbón. El carbón vegetal que ha estado expuesto al aire durante un período de ocho días no se considera peligroso. Hay muchos factores involucrados, entre ellos el tipo de madera y la temperatura a la que se preparó el carbón.

Se han realizado estudios exhaustivos sobre el autocalentamiento del carbón. El almacenamiento inadecuado del carbón es una de las principales causas de la combustión espontánea, ya que puede haber un suministro continuo de oxígeno y la oxidación del carbón produce calor que no se disipa. Con el tiempo, estas condiciones pueden provocar el autocalentamiento.La tendencia al autocalentamiento disminuye con el aumento del rango del carbón. Los carbones de lignito son más activos que los carbones bituminosos, que son más activos que los carbones de antracita. El carbón recién extraído consume oxígeno más rápidamente que el carbón meteorizado, y el carbón recién extraído se autocalienta en mayor medida que el carbón meteorizado. La presencia de vapor de agua también puede ser importante, ya que la tasa de generación de calor que acompaña a la absorción de agua en el carbón seco a partir del aire saturado puede ser un orden de magnitud o más que la misma cantidad de aire seco.

El algodón también puede correr un gran riesgo de combustión espontánea. En un estudio experimental sobre la combustión espontánea del algodón, se probaron tres tipos diferentes de algodón a diferentes velocidades y presiones de calentamiento. Las distintas variedades de algodón pueden tener diferentes temperaturas de oxidación por autocalentamiento y reacciones más grandes. Comprender qué tipo de algodón se está almacenando ayudará a reducir el riesgo de combustión espontánea.Un ejemplo sorprendente de un cargamento que se incendió espontáneamente ocurrió en el barco Earl of Eldon en el océano Índico el 24 de agosto de 1834.

Las semillas oleaginosas y los residuos de la extracción de aceite se calientan por sí solos si están demasiado húmedos. Normalmente, el almacenamiento con una humedad del 9 al 14 % es satisfactorio, pero se establecen límites para cada variedad individual de semilla oleaginosa. En presencia de un exceso de humedad que esté justo por debajo del nivel necesario para la germinación de las semillas, la actividad de los hongos mohosos es un candidato probable para generar calor. Esto se estableció para las semillas de lino y girasol, y las semillas de soja. Muchas de las semillas oleaginosas generan aceites que se calientan por sí solos. También se han estudiado las semillas de palma, colza y algodón. Los trapos empapados en aceite de linaza pueden encenderse espontáneamente si se almacenan o desechan de forma inadecuada.

La copra, la pulpa blanca y seca del coco del que se extrae el aceite de coco, ha sido clasificada como mercancía peligrosa debido a su naturaleza espontáneamente combustible. Se la identifica como una sustancia de la División 4.2.

Han existido informes anecdóticos no confirmados de personas que han sufrido combustión espontánea. Este supuesto fenómeno no se considera una combustión espontánea verdadera, ya que los supuestos casos se han atribuido en gran medida al efecto mecha, por el cual una fuente externa de fuego enciende materiales inflamables cercanos y grasa humana u otras fuentes.

Existen muchos factores que pueden ayudar a predecir la combustión espontánea y prevenirla. Cuanto más tiempo permanece un material en el almacén, mayor es el riesgo de que se produzca una combustión espontánea. Prevenir la combustión espontánea puede ser tan sencillo como no dejar los materiales almacenados durante largos períodos de tiempo, controlar el flujo de aire, la humedad, el metano y los equilibrios de presión. También existen muchos materiales que previenen la combustión espontánea. Por ejemplo, la combustión espontánea del carbón se puede prevenir con materiales de base física como sales de cloro, sales de amonio, álcalis, gases inertes, coloides, polímeros, aerosoles y LDH, así como con materiales de base química como antioxidantes, líquidos iónicos y materiales compuestos.

• Babrauskas, Vytenis (2003). Manual de ignición. Boston: Society of Fire Protection Engineers. ISBN 978-0-9728111-3-2.
• Bowes, P. C. (1984). Autocalentamiento: evaluación y control de los peligros. London: Department of the Environment, Building Research Establishment. ISBN 978-0-11-671364-3.

• Artículo sobre la combustión espontánea del carbón, Mayo 1993 Archivado 1 Julio 2012 en la máquina Wayback
• Demostración espontánea de la combustión