A. R. KING e I. S. WALKER
Aprovechando las propiedades de refracción infrarroja del aluminio
EL COMBATE y la extinción de los incendios forestales violentos en bosques, matorrales y tierras de pastos requiere el empleo de hombres que trabajan en la línea de fuego, a veces en situaciones sumamente difíciles y peligrosas. Aparte del esfuerzo que supone la ardua labor, esos hombres sufren un desgaste adicional de energía por la tensión nerviosa y el calor del incendio. Aunque se pueden compensar algunos de esos efectos asegurándose de que el bombero forestal disponga de suficiente cantidad de agua, sal, alimentos y descanso (King, 1962), el agotamiento nervioso y desgaste físico del bombero al soportar el calor, particularmente en situaciones que pueden ser muy peligrosas, plantean problemas que deben aceptarse como circunstancia desgraciada pero inevitable de la tarea que éste cumple. Es evidente que se menoscaba la eficacia de las operaciones de lucha contra incendios debido al agotamiento suplementario que supone la tensión provocada por el calor y, también, a la justificada renuencia del bombero de combatir el fuego en lugares donde su vida puede correr peligro si el incendio cobrara extremada violencia. Por eso se ha intentado hallar procedimientos que permitan aumentar la protección y la seguridad del bombero forestal mientras trabaje en la línea de fuego.
Se ha demostrado (CSIRO, 1962) que la principal forma en que el calor se transfiere del incendio al ambiente circundante frío (por ejemplo, combustible sin quemar, bomberos y vehículos) es mediante la radiación de las partículas de carbono calientes de las llamas. Más del 90 por ciento de esas radiaciones se sitúa en la región infrarroja del espectro; el resto queda en la región visible y puede observársele como luminosidad típica roja y amarilla que despide el manto de llamas. La relativa falta de importancia de la convección de aire caliente del incendio en los procesos de transferencia del calor se ilustra con la observación de que la temperatura del aire cerca de las llamas violentas no suele ser más de 16,7°C superior a la temperatura del aire ambiental lejos del incendio (CSIRO, op. cit.).
Aunque el aire a una temperatura de 93°C puede ser respirado y soportado por el cuerpo humano más de media hora antes de que se manifieste el agotamiento físico (Buettner, 1950), podrá observarse en la Gráfica 1 que la intensidad de las radiaciones cerca de lo que podrían considerarse llamas relativamente moderadas es suficiente para causar dolores insoportables a las partes de la piel de los bomberos que no están protegidas al cabo de 20 segundos o aun menos. En iguales condiciones, la ropa que lleva el bombero absorbe también gran parte de las radiaciones y pose al hecho de que al principio le protegen de la transmisión directa de radiaciones a la piel, al menos el 50 por ciento del calor que absorben es transferido eventualmente al cuerpo por rerradiación, convección y conducción.
ALLAN R. KING es oficial superior de investigación e IAN S. WALKER, oficial de investigación de la División Fisioquímica de la Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization (CSIRO), Melbourne, Australia.
Los efectos del calor exterior en el bombero tendrán que ser estudiados bajo dos conceptos: eficacia y supervivencia.
Eficacia
Con tiempo caluroso e incluso en condiciones de trabajo rigurosas el sistema de enfriamiento del cuerpo humano apenas basta para disipar el calor que se produce en el cuerpo por el ejercicio físico y por la absorción de calor solar y del aire cálido. Por eso, el calor adicional que el cuerpo absorbe como resultado de las radiaciones del incendio exige un esfuerzo tan grande del sistema de enfriamiento que los síntomas sucesivos de agotamiento por calor empiezan a manifestarse cada vez más antes de que transcurra un plazo relativamente breve.
Los primeros efectos que se observan en el bombero son la disminución creciente de su eficacia en el trabajo y el resultado eventual, en algunos casos, puede ser el colapso propiamente dicho.
Además, a veces, el bombero forestal quiere actuar cerca de la línea de fuego, a una distancia de 60 a 120 cm., aunque sea poquísimo tiempo (dos minutos), pero los efectos de las radiaciones pueden causar en pocos segundos dolores insoportables en las partes no protegidas de la piel (es decir, las manos que sostienen alguna herramienta y la cara, que no puede cubrirse completamente aunque levante el cuello del uniforme, ni tampoco inclinando el casco hacia abajo). Y precisamente es en estos casos en que el actuar puede ser decisivo para contener el avance del frente de llamas o bien perder el terreno ganado al fuego.
Supervivencia
En muchas ocasiones, cuando un bombero queda encerrado por las llamas, puede verse expuesto a radiaciones de intensidad suficiente para causarle dolores insoportables al cabo de dos segundos y hasta es posible que muera, aun estando situado fuera del alcance efectivo de las llamas (por ejemplo, en el sendero de un pinar). El esfuerzo para el sistema de enfriamiento del cuerpo es bastante para provocar un fallo cardíaco, aunque el período de intensa radiación sólo dure uno o dos minutos. También puede suceder que como consecuencia del dolor insoportable se apodere el pánico de la víctima y ésta eche a correr (con lo que impone un mayor esfuerzo al sistema de enfriamiento corporal).
Si se pretende disminuir al mínimo los efectos de la radiación en el bombero forestal es evidente que será preciso hallar un método que permita a éste no absorber el calor irradiado. Los materiales aislantes (es decir, la ropa que viste el bombero) sólo dan buenos resultados hasta el momento en que se calientan, ya que su eficacia depende de su baja conductividad térmica. Por eso, es preferible, dentro de lo posible, rechazar por reflexión la radiación incidental.
Son varios los metales de gran pulimento que tienen la propiedad de reflejar las radiaciones infrarrojas. De todos esos metales se ha sugerido el aluminio como el más útil ya que, aparte de su poco costo, es fácil de obtener en láminas delgadas, en hojas o en polvo, este último en forma de escamas que se adhieren cuando se las frota o se las espolvorea sobre una superficie en medio adecuado. En esas diversas formas el aluminio es capaz de reflejar entre el 50 y el 99 por ciento de las radiaciones infrarrojas incidentales. Estas propiedades han sido explotadas para la protección de los bomberos y de sus vehículos en las diversas maneras que más adelante se exponen.
En condiciones de trabajo
Se elaboró una crema dérmica para proteger la piel de las manos y muñecas y, en caso de ser necesario, la cara y el cuello. Esta crema está hecha sobre una base de crema protectora de tipo comercial (fundamentalmente emulsión de lanolina en agua) hidratada hasta que contenga 82 por ciento de agua. A esta mezcla se añaden escamas de aluminio (criba Tyler de 200-300) hasta que la crema resultante contenga 27 por ciento de escamas (es decir, dos partes de escamas por una parte de crema protectora sólida).
Algunas de las pastas de aluminio que se venden en el comercio, compuestas de escamas, lubricante y una solución de petróleo, tienen propiedades bastante buenas cuando se emplean como crema, pudiendo objetarse tan sólo que resultan sumamente irritantes si entran en contacto con los ojos y que también pueden provocar dermatitis. Es posible que se pudieran modificar en algo esas pastas para elaborar un producto que fuese superior en todos los aspectos a la fórmula mencionada.
Las ventajas que ofrece una crema de ese tipo se ilustran en la Figura 1, en la que se indica el tiempo que puede transcurrir antes de que se sienta un dolor agudo y el grado de intensidad de radiación experimentado cuando la piel está desnuda y cuando está cubierta con cremas que reflejan el 50, 65, 75 o el 80 por ciento de las radiaciones respectivamente. Además, se señalan también en la gráfica las intensidades de radiación típicas que podrían experimentarse en diversas posiciones de trabajo. Por ejemplo, si bien un bombero forestal sólo puede soportar un trabajo de nueve segundos con las manos a una distancia de 120 cm. de llamas que alcancen la misma altura, podría permanecer en esa posición todo un minuto si las manos estuviesen cubiertas de una crema que reflejase el 65 por ciento de las radiaciones. Esa crema, además de servir para protegerle del dolor, aminoraría la descarga de calor sobre el cuerpo y, por ende, la fatiga debida al calor.
La crema debe frotarse con las manos para que penetre en la piel seca y forme una película seca y lustrosa que oculte completamente el color de la piel.
No existe un sistema propicio para medir con exactitud la reflectividad de esas películas de crema sobre la piel, si bien el procedimiento propuesto por el autor (King, 1961) ha sido empleado satisfactoriamente. En este procedimiento se unta una capa de crema sobre el elemento receptor de un radiómetro especial y se mide la transmisión más la absorción cuando se le expone a una intensidad de radiación conocida. Por consiguiente: Reflectividad (%) = 100 transmisión (%) + asborción (%)
Al emplear este procedimiento la crema reflejó aproximadamente el 65 por ciento de las radiaciones de una fuente de calor que se mantuvo en unos 650°C.
Los ensayos de campo respaldan la tesis en favor del empleo de la crema, si bien en un principio los bomberos forestales se mostraron reacios a emplearla sobre el rostro debido a su color plateado. Sin embargo, como la cara puede protegerse inclinando simplemente la cabeza, particularmente si se lleva casco, aunque sólo se aplique la crema a las manos la ventaja será ya grande.
En condiciones de supervivencia
Se inventó un recurso denominado «tienda de supervivencia» destinado a proteger al bombero en el caso de que quedara encerrado por las llamas. La tienda está construida de un tejido laminado especial, compuesta por una hoja de aluminio de 0,05 mm. de espesor y de un tejido de vidrio de idéntico espesor unidos por una sustancia adhesiva que despide vapores no tóxicos cuando se la somete al calor. El tejido es suficientemente rígido para que la tienda se mantenga en pie por sí sola y sin soportes.
La tienda tiene forma de V invertida de 2,40 x 1,20 m. de base y 60 cm. de altura hasta el vértice (Figuras 2 y 3). Los extremos están casi cerrados, aunque se dejan a propósito unas pequeñas aberturas que sirven de miraderos. El ocupante se apoya en cintas que cruzan la anchura de la tienda y ésta está dotada de extensiones de sus extremidades que pueden doblarse bajo el ocupante y quedan fijas por su poso. Esta forma de fijar la tienda es indispensable pues las corrientes originadas por el incendio pueden alzarla dejando al bombero al descubierto y exponiéndolo a radiaciones intensas.
En el proyecto de la tienda se tuvieron en cuenta las siguientes consideraciones:
1. Aunque el bombero puede quedar aislado de una gran parte del calor por los efectos protectores de la tienda de aluminio, la evaporación del sudor del cuerpo no debe ser obstaculizada. Por eso, es preciso evitar que el aire quede herméticamente encerrado en la tienda y toda restricción de libertad de movimiento de su ocupante.2. El aire cerca del suelo suele ser más fresco y más frío que el de las capas superiores y, además, la temperatura del suelo no aumenta apreciablemente con las radiaciones incidentales.
3. En Australia, en casi todos los casos en que el bombero se ve preso de las llamas, corriendo un serio riesgo, cuenta por lo menos con tres minutos hasta que la situación se haga insostenible. En ese tiempo, podrá encontrar o bien preparar un espacio libre de por lo menos 3,6 m. de diámetro limpios de combustible. Esa zona libre de combustible puede ser un camino, un sendero, o un lugar para campamento, o bien un claro en el bosque preparado rastrillando o quemando el suelo.
4. Para que sea práctica, la tienda de supervivencia ha de ser ligera, poco voluminosa, resistente, fácilmente armable y barata.
FIGURA 2. - Tienda de supervivencia.
En Australia se han ensayado, con buenos resultados, con seres humanos y en situaciones en que de ordinario la supervivencia sería imposible, tiendas del tipo descrito (CSIRO, op. cit.). Si bien la tienda reduce enormemente el peligro de muerte, no se cree que pueda dar protección suficiente en todas las eventualidades. Otro de los factores que se observó al hacer las pruebas prácticas con esa tienda, es la necesidad de que el que la ocupa lleve una simple máscara, tal como la que se sugiere (King, 1962) para aminorar las molestias debidas al humo.
Los vehículos empleados para combatir incendios en los bosques deberían ser protegidos contra las radiaciones de calor ya que a veces hay que usarlos muy cerca de llamas intensas y en casos de urgencia se los puede utilizar como refugio para los bomberos. La radiación plantea tres problemas importantes, a saber:
1. Es posible que los neumáticos se descompongan, con lo cual disminuye rápidamente su resistencia y pueden desinflarse e incluso en algunos casos incendiarse.2. Los paneles del chasis del vehículo pueden soltar vapores tóxicos y desagradables al calentarse a una temperatura que descomponga la pintura tanto dentro como fuera del vehículo y, a veces, deforme el material de la armazón metálica atascándose puertas y ventanas.
3. El puede calentarse en exceso, de lo cual resultará pérdida de potencia.
Si bien se pueden resolver en gran parte el segundo y tercer problemas empleando aluminio en la construcción del chasis de los vehículos, se sugiere como solución más práctica la de utilizar pinturas a base de aluminio para los vehículos e inclusive los costados de los neumáticos Se probó la capacidad de refracción de distintas pinturas adecuadas, de la misma manera en que se ensayó la crema a base de aluminio a que se ha hecho referencia.
La protección que la pintura a base de aluminio puede proporcionar a los neumáticos de los vehículos fue ensayada de la siguiente manera: se sometieron cortes del neumático, uno sin tratar y otro pintado con dos pinturas adecuadas, a diferentes intensidades de radiación (Cuadro 1). Después de haber estado expuestos a las radiaciones durante 40 minutos, el neumático no tratado reveló un mayor deterioro (Figura 4). Sólo en situaciones excepcionales los neumáticos estarán tanto tiempo expuestos al calor (por ejemplo, en operaciones de limpieza en las que comúnmente los vehículos tienen que estacionarse junto a montones ardientes de combustible pesado).
En muchos casos, es muy posible que la cámara interior del neumático falle mucho antes de que la cubierta se haya descompuesto seriamente, ya que la camára es mucho más sensible al calor, que es conducido a ésta no sólo mediante la pared de la cubierta misma, sino también a través de la llanta de la rueda caliente. Además, con el transcurso del tiempo, se abrevia la vida de cubiertas y cámaras generalmente por las muchas veces que se ven expuestas a radiaciones, aunque éstas sean de intensidad relativamente baja.
CUADRO 1. - PRUEBAS DE IRRADIACIÓN TÉRMICA CON CORTES DE 15 cm. DE NEUMÁTICOS DE 5,3 X 49 cm.
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Intensidad de radiación y tratamiento del neumático |
Tiempo transcurrido hasta que el neumático |
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se ahuma |
se agrieta |
arde |
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Minutos |
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0,35 cal./cm.²/sec.:¹ |
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Neumático sin tratar |
1/3 |
3 |
3½ |
|
Con pintura A5 |
1¾ |
5 - 6 |
8¼ |
|
Con pintura B6 |
1¾ |
8 - 9 |
11½ |
|
0,17 cal./cm.²/sec.:² |
|
|
|
|
Neumático sin tratar³ |
¾ - 1 |
5½ |
410½ 15¾ |
|
Con pintura A5 |
4½ |
21 |
440 |
|
Con pintura B6 |
3¼ |
18¼ |
440 |
¹ Intensidad de radiación equivalente al promedio que normalmente se produce a 1,5 m. sobre la superficie del Huelo y a una distancia de 1,5 m. de las llamas que alcanzan entre 3 y 6 m. de altura.² Intensidad de radiación equivalente al promedio que normalmente se produce al nivel del suelo a una distancia de 1,5 m. de llamas cuya altura alcanza entre 3 y 6 m.
³ Estos son los resultados obtenidos en dos pruebas; el tiempo que transcurre hasta que el neumático arde está determinado en parte por la forma específica en que se aprieta la superficie.
4 La ignición inicial de los neumáticos no tratados es inmediata y de los neumáticos tratados con las pinturas A y B, después de estar expuestos 40 minutos, tarda 4 y 5 segundos respectivamente. La ignición inicial es la que se produce al contacto directo del material inflamable con una llama, en contraposición a la ignición espontánea que se produce por la acción recíproca de los vapores calientes que Be desprenden del neumático en descomposición al contacto con el oxígeno del aire.
5 Promedio de reflexión térmica: 66 por ciento.
6 Promedio de reflexión térmica: 60 por ciento.
En situaciones de emergencia, cuando el vehículo se convierte en refugio, se puede pintar la superficie exterior de las ventanas para que refleje el calor, ya sea a brocha o bien, y esto es menos aconsejable, por pulverización con pistola (pintura preparada en una cápsula comprimida). Sin embargo, el procedimiento más apropiado consistiría quizás en cubrir las ventanas con tiras, cortadas de antemano al tamaño de la ventana, de hoja de aluminio delgada (12 a 50 mm. de espesor). En la mayoría de las situaciones de emergencia habrá tiempo suficiente para utilizar esos recursos de protección de las ventanas. Se han opuesto dos objeciones al empleo de pinturas de aluminio para pintar los vehículos. Una de éstas consiste en que cuando el humo es espeso resulta difícil ver al vehículo y que el resplandor de la carrocería tiende a deslumbrar al conductor y a las personas vecinas. Sin embargo, la experiencia práctica con un vehículo, en el Laboratorio Móvil, Sección de Incendios Forestales del CSIRO, ha demostrado que estos problemas no son graves.
BUETTNER, K. J. 1950. Amer. Med. Ass., 144: 732.
COMMONWEALTH SCIENTIFIC AND INDUSTRIAL RESEARCH ORGANIZATION 1962 (CSIRO). 1962. Preliminary report on a survival tent for rural firefighters, Division of Physical Chemistry, Melbourne, Australia.
KING, A. R. 1961. Brit. J. Appl. Phys., 12: 663.
KING, A. R. 1962. The efficiency of rural firefighters. Common wealth Scientific and Industrial Research Organization Chemical Research Laboratories, Technical Paper No. 4.
