El smouldering es la causa más habitual de muerte en los incendios residenciales y las pérdidas económicas que causa producen unas perdidas en la propiedad próximas a 350 millones de dólares por año solo en Estados Unidos.
El smouldering es una reacción de combustión superficial heterogénea que bajo ciertas condiciones se propaga a través del interior de los sólidos combustibles porosos. Su reacción es lenta, no se requieren altas temperaturas y se produce sin llamas. La reacción se mantiene debido al calor producido cuando el oxígeno ataca directamente a la superficie de un combustible en fase condensada.
El smouldering tiene un interés particular en la seguridad contra incendios ya que los productos procedentes de la combustión, puede ser altamente tóxicos y su detección en el interior de un material es difícil. Además, frecuentemente es la fuente de inicio de incendios a través de la transición de smouldering a llamas.
Es importante no confundir el smouldering con una combustión incandescente o glowing combustion. La diferencia reside en que la reacción de smouldering no produce luz visible mientras que la combustión incandescente o glowing produce luz en la zona de combustión.
El smouldering es un proceso que constituye un riesgo de incendio importante por dos motivos:
- Produce una mayor transformación de un combustible a compuestos tóxicos en comparación con una llama.
- Proporciona una ruta para que la inflamación del combustible pueda ser iniciada por fuentes de calor mucho más débiles que una llama.
El proceso de inicio del smouldering está dominado por la cinética de oxidación de un sólido. La propagación del smouldering está controlada por la cantidad de oxígeno transportado a la zona de reacción. El control de la reacción vía transporte de oxígeno ocurre debido a que el calor producido durante el inicio del smouldering incrementa la temperatura local y por tanto la tasa de reacción en la zona, hasta que todo el oxígeno que la rodea se ha consumido.
Posteriormente, la reacción continua consumiendo oxígeno a medida que alcanza la nueva zona de reacción, produciendo a nivel local una cantidad muy baja de oxígeno la cual limita la reacción. La evolución del smouldering a zonas alejadas del área del inicio de la reacción es muy dependiente de las condiciones de suministro de oxígeno. Si la iniciación se produce en una zona profunda de una capa de partículas finas, la reacción se desplazará a la superficie del material muy lentamente. Cuando el smouldering alcanza el exterior del material, la propagación se vuelve más rápida sobre esa región, debido al mayor aporte de oxígeno.
Son muchos los materiales sólidos que son susceptibles de poder sufrir reacciones de smouldering, unos ejemplos serían el carbón, algodón, polvo, papel, turba, humus, madera, paneles de fibras orgánicas, espumas sintéticas, polímeros carbonizados entre otros. En términos generales, el combustible consiste en un agregado permeable formado por partículas, granos, fibras o matrices porosas. Estos combustibles agregados facilitan la reacción en la superficie con el oxígeno. Ellos también actúan como aislantes térmicos y reducen las pérdidas de calor pero al mismo tiempo permiten el transporte de oxígeno a los lugares donde se produce la reacción por convección y difusión.
Las espumas sintéticas, como por ejemplo la espuma flexible de poliuretano (muy porosa, empleada en el relleno de mobiliario y colchones), es altamente susceptible de producir reacciones de smouldering. La naturaleza porosa de la espuma flexible permite alimentar con aire a la reacción exotérmica mientras protege la zona de la reacción de las pérdidas de calor de los alrededores. La espuma flexible de poliuretano es el material seleccionado por la mayoría de los laboratorios para llevar a cabo ensayos sobre las combustiones con smouldering debido a que se inflama fácilmente y presentan una gran tendencia a producir smouldering. Además, este material ofrece unas propiedades físicas muy homogéneas. Esto es una ventaja que no está presente en la mayoría de los combustibles naturales.
En la anterior imagen se muestra el proceso de Smouldering sobre dos muestras de espuma de poliuretano flexible (80 mm y 50 mm de espesor respectivamente) y una muestra procedente de un tablero de fibras de madera. (Fuente: Smouldering combustión phenomena in Science and Technology. G. Rein. (Foto.NASA)).
Finalmente, hay que decir que la propagación del smouldering se puede producir en una dimensión o en múltiples dimensiones. Además, el frente del smouldering se puede desplazar en el mismo sentido que el movimiento del oxígeno o en sentido contrario.