Propiedades de la celulosa: reacción al fuego
La celulosa su reacción al fuego tiene un excelente comportamiento, ya que en caso de incendio la celulosa no se inflama, por lo que no propaga llama.
celulosa: reacción al fuego. Es un polisacárido formado por seis moléculas de carbono, con fórmula (C6H10O5)n, donde n indica el número de polímeros de glucosa. Su relevancia es notable en las industrias química, papelera y textil, siendo este trabajo enfocado en la industria papelera. La celulosa se descompone a temperaturas moderadas, generando componentes volátiles y no volátiles. Actúa como aglutinante en soluciones cercanas a la atmósfera, liberando glucosa al quemarse, pero solo en ausencia de oxígeno. Sus propiedades mecánicas y térmicas proporcionan resistencia al fuego, mejorando el comportamiento de los materiales en edificaciones.
Reacción al fuego: conceptos fundamentales
El término reacción al fuego se refiere a las propiedades de los productos frente al fuego, buscando la protección de las personas y del patrimonio. Este concepto incluye el estudio y clasificación de fenómenos, definición de productos y técnicas, y legislación pertinente. Es esencial evaluar la eficacia del tratamiento según las propiedades del sustrato y los fenómenos que pueden ocurrir. La reacción al fuego define el comportamiento de un material ante un riesgo de incendio. Se diferencian dos tipos: 1. Material incombustible, que se considera no destructivo al fuego y está regulado por normativas. 2. Material combustible, cuyo comportamiento en caso de incendio es crítico y puede clasificarse según criterios comerciales o garantías de laboratorios independientes.
Estudios sobre la reacción al fuego de la celulosa
En 1948, se comenzaron estudios sobre la inflamación espontánea del algodón y poliésteres, utilizando técnicas analíticas que concluyeron que la celulosa formaba dendritas. Los monosacáridos y disacáridos tienden a formar enlaces de hidrógeno, lo que permite eliminar agua a más de 100 °C. Esto facilita la emisión de gases debido a la alta conductividad hacia la mezcla de oxígeno en cada punto térmico, dificultando la reabsorción de vapores. En una universidad, se midió la inflamación de gases de la pirólisis del algodón, que emite gases fríos a 400 °C. Simulando condiciones de cama de paja entre 200 y 700 °C, se identificaron aldehídos y ácidos orgánicos como gasógenos predominantes, aumentando a altas temperaturas mientras se descomponen lentamente por pirólisis.
Mecanismos de ignición y combustión
El moho requiere una humedad relativa superior al 60% para crecer en soportes celulósicos secos. Sin embargo, tras ser atacados por llamas, la celulosa se convierte en subproductos volátiles, facilitando su degradación al entrar en contacto con humedad. Finalmente, la celulosa se disuelve en agua, lo que explica que tras apagar una hoguera, la madera se convierta en serrín y polvo. Es relevante analizar la ignición, combustión y deformación de los soportes celulósicos. El punto de inflamación genera gases volátiles, y una vez encendido, estos prenden otros gases producidos. El papel, con un punto de inflamación entre 130 y 200 °C, y el cartón, ligeramente inferior, desprenden grandes cantidades de gases como el dióxido de carbono que favorecen la combustión. Los soportes de papel y cartón son fáciles de quemar, gracias a aditivos ignífugos testados en diferentes concentraciones, que han mostrado excelente eficiencia desde el 10% de masa de fibra, logrando casi un 94% de eficacia.
Factores que afectan la reacción al fuego de la celulosa
Al aplicar celulosa en fachadas, como muros insuflados, generalmente no hay problemas, ya que queda aislada. Sin embargo, en tabiques o trasdosados, el aislante puede entrar en contacto con materiales combustibles. En residencias, se utilizan placas de SATE y falsos techos que pueden conectarse con el aislante. Se estudia la reacción al fuego de las láminas al contacto para permitir su prohibición o continuidad en la Euroclase. La reacción del aislamiento exterior también afecta la celulosa en muros de fachada. Si un aislante está protegido por sistemas que no reaccionan mal en incendios, no hay consecuencias. La protección celular es común en aplicaciones donde la seguridad es esencial, especialmente en celulosa inyectada, que ofrece termoporte. Es crucial que el material cumpla con la reacción al fuego necesaria y que el límite establecido evite ensayos de productos en sistemas CE, asegurando confianza en pruebas reales.
Aplicaciones y consideraciones prácticas
La adición de fosfatos a las pastas de papel en los núcleos de materiales laminados puede ser una alternativa interesante en ciertas aplicaciones. Pastas de papel ignífugas podrían demorar la intervención del fuego en elementos de madera. Esta técnica preventiva es más efectiva cuanto más tiempo requiera el fuego para consumir la servidumbre, ya que el avance del frente de llama debe ser más lento que el fuego que afecta el elemento estructural. Los sistemas ignífugos en la protección pasiva de estructuras de madera han mostrado efectividad para evitar la propagación del fuego; sin embargo, no son efectivos ante un peligro latente de autoinflamación. Cada paso adicional en el papel antes de la laminación puede aumentar costos o reducir la homogeneidad del producto final. Existe la oportunidad de elaborar pastas de papel protectores específicos sin aumentar significativamente los costos, lo que permitiría competir con los sistemas no combustibles actuales. Una aplicación posible es en elementos de madera expuestos solo a radiación solar, donde el fosfato se destruye automáticamente.
Avances en tecnologías de protección contra incendios en materiales celulósicos
Recientes desarrollos en protección contra incendios en materiales celulósicos se enfocan en la generación in situ de gases retardantes de la reacción térmica, y en cambios fisicoquímicos para evitar la ignición, modificando la transferencia de masa y energía. En la pirólisis del material, se destaca el desarrollo de nuevas formulaciones de retardantes (FR) añadidos al polímero protegido. Se combinan distintos pirorretardantes para generar gases no inflamables que disminuyen la densidad del gas inflamable, lo que retrasa su ignición. Un gas no inflamable como el CO2 podría inhibir el proceso ignitivo, actuando como método aditivo. Un trabajo relevante se realizó en un soporte de celulosa fundida, donde se estudiaron 198 compuestos mediante metodología de respuesta súbita y técnicas analíticas. Otras propuestas incluyen mecanismos de protección por absorción/dilución de gases inflamables de baja densidad. Seguiremos informando sobre estas tecnologías enfocadas en la celulosa. Un proyecto europeo en aluminio, que incluye 85 entidades, también se centra en la reacción al fuego.
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