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Edición : 01 Fecha:10/1998

Espumas de Poliuretano. ¿Qué ocurre cuando se queman?

El público reacciona con creciente sensibilidad hacia los riesgos sobre la salud que puede aparecer, por ejemplo, de la inhalación de gases de combustión. Sin embargo, los posibles riesgos pueden ser estimados. Estudios demuestran que la afectación es independiente de si los materiales involucrados son sintéticos o naturales. Si se queman volúmenes idénticos de madera, cuero, espuma de poliuretano y lana en un ensayo estándar de laboratorio, se comprueba que el potencial de peligrosidad de las sustancias de la espuma es comparable con el de la madera, pero menor que el derivado de la quema de cuero y fieltro. Al mismo tiempo, la influencia de la naturaleza del material inflamable en el riesgo global de un incendio es limitada. Las condiciones de viento, temperatura, entorno espacial del incendio y el procesado del material inflamable en producto acabado tienen mucha más influencia. Estos factores se determinan en ensayos adicionales bajo condiciones reales. Por tanto, es indispensable una combinación de ensayos prácticos y de laboratorio. Todos los resultados conocidos de ambas series de ensayos indican también que, en caso de incendio, no se liberan sustancias peligrosas críticas específicas de los productos de los bienes almacenados y productos comerciales fabricados con espumas rígidas y flexibles de poliuretano. Estas sustancias peligrosas aparecen con un riesgo incrementado para la salud en incendios que implican otras sustancias sintéticas o naturales. No obstante, es recomendable hacer un chequeo en los campos de aplicación de las espumas a fin de conocer los posibles riesgos. Más adelante se dan algunos ejemplos específicos. Productos generados en un incendio: calor, gases, agua y sólidos Los productos generados en un incendio (humo) forman una mezcla de gases, agua y sólidos (hollín). El fuego consume oxígeno, que no estará por tanto disponible para respirar. El hollín se deposita en la piel. El humo es inhalado, obstruye las salidas, se extiende debido al viento y contamina, incluso áreas a una cierta distancia del incendio diluido por el aire ambiente. Los gases de combustión son generalmente incoloros e inodoros. Inhalados en altas concentraciones, pueden llevar a la muerte. Sin embargo, esto no es aplicable a las partículas de hollín negro sólido. Por tanto, el color del humo no nos indica nada respecto a su toxicidad aguda. Pero el hollín no debería ni ser inhalado ni permitir que permanezca en la piel. Sustancias que pueden causar daños con contactos prolongados se adhieren a la superficie del hollín. En caso de incendio, se puede dar protección contra el hollín llevando ropas humedecidas en la boca y en la nariz y limpiando las áreas contaminadas con los medios habituales. Los residuos sólidos en la fuente del incendio se consideran hollín. El método de tratamiento recomendado por la Oficina Federal Alemana para el Medio Ambiente es la incineración en plantas de tratamiento de residuos peligrosos (Gaceta Federal 1 /1990). Esta recomendación aplica sin tener en cuenta el material quemado. El agua, como producto de reacción, aparece en forma de aerosol o vapor. Contiene gases disueltos y tiene carácter ácido. El agua condensa en superficies frías, se absorbe por la lluvia y se diluye en el agua utilizada en la extinción. Ésta última absorbe gases de combustión, extrae residuos y recoge sustancias peligrosas. No se debería por tanto permitir que el agua de extinción de incendios llegara a aguas superficiales o drenajes sin un análisis previo. Los daños a las personas deberían ser descartados, ya que, como norma, únicamente entrará en contacto personal experto con equipo de protección. Análisis realizados por la Universidad de Wuppertal indican que las aguas de extinción de incendios implicando espumas de poliuretano no contienen Espumas de Poliuretano. ¿Qué ocurre cuando se queman? (Ed.01)

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más nivel del usual de sustancias peligrosas1. Pueden también causarse daños al medio ambiente debido a los medios de extinción utilizados por la Brigada de Bomberos. Por tanto, cualquier riesgo agudo en caso de incendio se deriva únicamente del calor, la falta de oxígeno y los gases de combustión. Las estadísticas confirman que las víctimas en incendios debidas al calor son escasas. La falta de oxígeno aparece únicamente en espacios cerrados. Por otra parte, más de 3/4 de las víctimas mueren por envenenamiento debido a los gases de combustión; estos gases son producidos igualmente por incendios pequeños y de baja temperatura sin llamas ni calor, y son igualmente fatales, bajo las correspondientes condiciones, que los que se generan en incendios de mayor tamaño. Gases de combustión: componentes relevantes y concentraciones máximas Todas las sustancias combustibles contienen carbono e hidrógeno, a menudo oxígeno, y a veces, nitrógeno, azufre, cloro, bromo y fósforo. Estos elementos son oxidados por el oxígeno -así es como se define un incendio en términos químicos- y forma gases: dióxido de carbono, agua, óxido de nitrógeno, dióxido de azufre, óxido de fósforo, hidruro de cloro e hidruro de bromo. La reacción se desarrolla a diferentes ratios dependiendo del crecimiento de temperatura y aporte de oxígeno. Todos los incendios sufren falta de oxígeno, por lo que la oxidación no es completa. También se genera monóxido de carbono y materiales típicos de desglose de productos, por ejemplo, cianuro de hidrógeno (ácido hidrociánico), aminas, estireno, formaldehído o acroleina. Desde el punto de vista toxicológico, estos son los gases más importantes, entre muchos otros. Sin embargo, la simple existencia de estos gases en el humo no es suficiente para hacer una estimación del riesgo. Es más importante cuánto se produce y con qué rapidez. Todos los gases contribuyen proporcional y acumulativamente a la toxicidad del humo, pero a diferentes ratios dependiendo de su toxicidad inherente. La relación entre el volumen y la toxicidad lleva al resultado que, en la práctica, únicamente el monóxido de carbono y raramente el cianuro de hidrógeno dominan el potencial de sustancia peligrosa en el humo: el monóxido de carbono debido a que siempre se genera en grandes cantidades debido a la elevada presencia de carbono en el material de combustión; el cianuro de hidrógeno, que se genera raramente y en cantidades pequeñas, debido a su elevada toxicidad. Ambos componentes se forman virtualmente al mismo tiempo. La mezcla de gas se convierte en fatal sólo cuando la concentración de un gas en particular o de varios gases en conjunto excede un valor límite en el aire inhalado por respiración. Aquí, tiene una importancia secundaria si este valor límite es excedido únicamente por el monóxido de carbono o mediante el efecto combinado de varios gases. Las estadísticas de víctimas en incendios confirman que en más del 90 % de los casos el monóxido de carbono es la única causa de muerte. La contribución del cianuro de hidrógeno es escasa (4%)2. Las espumas de poliuretano contienen principalmente carbono, hidrógeno, oxígeno y menos de un 10 % de nitrógeno. Por tanto, en el gas de combustión se encuentra dióxido de carbono, monóxido de carbono y agua como principales constituyentes, junto con productos de oxidación y cianuro de hidrógeno en menor concentración. Los compuestos halógenos pueden ser ignorados, ya que la espuma generalmente contiene cantidades de menos del 0,1 % en peso. Si bien es cierto que el uso de retardantes de llama halogenados incrementa el contenido de halógenos en la espuma, este hecho no altera significativamente el balance de los productos generados en el incendio.

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Ensayos estandarizados de laboratorio Teniendo en cuenta que las influencias externas varían en los fuegos reales, éstos deben ser estandarizados en ensayos a fin de hacer posible la evaluación del potencial de sustancia peligrosa de varios productos en el humo. La evidencia descrita anteriormente ha sido por tanto obtenida en numerosos ensayos de laboratorio bajo parámetros constantes y comparables. Aquí, la norma Alemana más importante es la DIN 53436. Esta norma permite la comparación relativa de las características del producto a diferentes temperaturas y con diferentes volúmenes de aire, correspondiendo a diferentes situaciones de incendio. Muestras de igual volumen de espuma rígida y flexible de poliuretano forman productos de descomposición que tienen un potencial de sustancia peligrosa igual al de la quema de materiales de madera, e inferiores a los de fieltro y cuero bajo escenarios de incendio definidos (ver la tabla). Mientras que los gases de combustión producidos a partir de madera actúan a través de su contenido en monóxido de carbono, con la espuma de poliuretano hay una acción combinada de monóxido de carbono y cianuro de hidrógeno. La influencia variando las condiciones del incendio y el diferente contenido de nitrógeno en los productos comparados lleva a una composición variable de los gases de combustión. Con una acusada falta de oxígeno, el contenido en cianuro de hidrógeno en el gas de combustión aumenta. Para lana y cuero, hay cantidades relevantes medibles a partir de 300 ºC, mientras que para espumas de poliuretano esto ocurre únicamente en un rango de 500 – 600 ºC. Si, por otra parte, existe un adecuado suministro de aire, generalmente la concentración de cianuro de hidrógeno cae a partir de 600 ºC en adelante. La molécula se destruye térmicamente o es oxidada, ya que el cianuro de hidrógeno es combustible y es más lábil que el monóxido de carbono. Los ensayos prácticos generan resultados realistas Debido a la imposibilidad de simular todas las circunstancias de un fuego real en un ensayo de laboratorio, el cual puede ser usado únicamente para comparaciones relativas de productos, los ensayos prácticos se hacen indispensables. En los ensayos de laboratorio, por ejemplo, el grado de incineración del material combustible, por ejemplo, peso quemado por unidad de tiempo, se mantiene constante, pero esto no ocurre en la práctica. El grado de incineración es crítico para la velocidad con la que se alcanza el límite de concentración de gases tóxicos en el aire inhalado. Las características especiales del producto comercial acabado, su diseño, su superficie, su contenido de humedad o su combinación con otros materiales son factores no tenidos en cuenta en los ensayos de laboratorio, aunque todos ellos alteran el desarrollo del fuego, y por tanto también varían el riesgo global. Así, los ensayos prácticos orientados a la aplicación a escala real y los ensayos comparativos de laboratorio deben complementarse mutuamente. En ensayos prácticos reales, el Instituto Internacional del Isocianato ha comparado el comportamiento del fuego en muebles tapizados con espuma de poliuretano con otros muebles convencionales. Aquí, se ha demostrado la relación entre las sustancias tóxicas producidas y el grado de incineración3. Cojines con espuma flexible estándar de poliuretano y cojines de látex con cobertura fácilmente combustible se quemaron más rápido que cojines de lana. Utilizando envolturas adecuadas o capas intermedias que inhiban el fuego, fue posible con ambos materiales de cojines, no sólo retrasar la generación de gases tóxicos, sino también reducir su concentración y por tanto minimizar el riesgo potencial. En otros estudios se observó4 que se alcanzaba el umbral de riesgo de gases sólo cuando la temperatura y la falta de oxígeno en el área habitable ya eran de por sí amenazadores para la vida. Este hallazgo es crítico desde el punto de vista del uso de muebles tapizados en espacios cerrados, en el que el marco predominante de condiciones es diferente que en el de fuegos en espacios abiertos. Espumas de Poliuretano. ¿Qué ocurre cuando se queman? (Ed.01)

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Experiencia de los incendios De la comparación entre los resultados de ensayos y de fuegos reales se obtiene información adicional sobre los riesgos actuales. De acuerdo con la experiencia de los Bomberos de Boston referente a sustancias peligrosas en la atmósfera debido a fuegos en espacios abiertos, no se observan concentraciones tóxicas críticas de cianuro de hidrógeno ni de óxido de nitrógeno en los gases de combustión5. Esto es comprensible en el marco de los hallazgos referidos anteriormente, y podría ser explicado por la oxidación del cianuro de hidrógeno, además del efecto de dilución del aire colindante. El informe apoya los resultados de ensayos independientes en grandes fuegos, de acuerdo con lo cual no existen riesgos excepcionales relativos a productos de espumas de poliuretano en incendios. Investigaciones realizadas en Inglaterra6 referentes a víctimas en incendios domésticos, revelaron concentraciones de cianuro de hidrógeno aumentadas en casos individuales. Esto puede ser verificado mediante análisis, si por ejemplo los incendios domésticos crean un riesgo incrementado para la vida debido a un bajo intercambio de aire y un incremento en el nivel de combustión debido a las condiciones del incendio. Los ensayos de laboratorio de comparación de productos están por ello indirectamente confirmados ya que muestran que la toxicidad del humo inhalado puede ser debida a la existencia de uno o más gases de combustión críticos, sin que exista un cambio significativo en el potencial de peligrosidad del producto comparado con otros materiales. Resultados toxicológicos de la descomposición de productos de poliuretano flexible y espumas semi-rígidas de acuerdo con la norma DIN 53436 (Kimmerle y Prager 8, 9) Material: Caudal de aire (L / h) Temperatura (°C) Cobertura por peso PUR 3 (semi-rígido) 100 400 0,12 g / cm 500 PUR 4 (flexible) 100 400 0,12 g / cm 500 PUR 5 (flexible) 100 400 0,12 g / cm 500 *Todos los animales que sobrevivieron presentaban síntomas.

Mortalidad 2 / 20* 0 / 20* 3 / 20* 20 / 20 0 / 20* 2 / 20*

Resultados toxicológicos de la descomposición de productos de espumas rígidas de poliuretano comparado con madera de pino de acuerdo con la norma DIN 53436 (Kimmerle y Prager 8, 9) Material: Caudal de aire (L / h) Temperatura (°C) Cobertura por peso Madera de pino 100 400 0,12 g / cm 500 PU-rígido FR 100 400 0,12 g / cm 500 Lana 100 400 0,12 g / cm 500 *Todos los animales que sobrevivieron presentaban síntomas.

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Mortalidad 12 / 14 10 / 20 0 / 14 20 / 20 2 / 20* 20 / 20*

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Resultados toxicológicos de la descomposición de productos de poliuretanos semirígidos comparados con cuero y fieltro de acuerdo con la norma DIN 53436, muestras de igual volumen (Hoffmann y Sand 7) Material PU-rígido

Cuero

Fieltro

Caudal de aire (L / h) 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100

Temperatura (°C) 300 400 500 600 300 400 500 600 300 400 500 600

Mortalidad 0 / 12 0 / 12 12 / 12 12 / 12 0 / 12 12 / 12 12 / 12 12 / 12 7 / 12 12 / 12 12 / 12 12 / 12

Bibliografía 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9)

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Fecha: 10/1998

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