El Dióxido de Carbono y sus Aplicaciones

El dióxido de carbono posee varias propiedades que lo convierten en un agente útil para la extinción de incendio. No es combustible y no reacciona con la mayor parte de las sustancias y proporciona su propia presión para descargarlo del extintor o del cilindro donde se almacene.
En forma de gas o como sólido finamente dividido se lo llama nieve o hielo seco, no conduce la electricidad y puede emplearse contra fuegos de equipos eléctricos en tensión. A su vez no deja residuos eliminando la necesidad de limpieza del agente. A continuación se describen las propiedades básicas del dióxido de carbono que influyen directamente sobre las propiedades de extinción.

Propiedades termodinámicas

En condiciones normales, el dióxido de carbono es un gas. Se licua fácilmente por compresión y enfriamiento y puede convertirse en sólido si continúa comprimiéndose y enfriándose. El efecto de los cambios de temperatura y presión sobre el dióxido de carbono es el siguiente:

Cuando aumenta la temperatura y la presión, aumenta la densidad de la fase de vapor y decrece la de la fase de líquido. A los 31 ºC se igualan las densidades de vapor y líquido y desaparece la separación clara entre las dos fases. Por encima de esta temperatura, el dióxido de carbono a lata presión sólo existe en forma gaseosa, con propiedades intermedias ente los estados normales de líquido y vapor.
Cuando se reduce la temperatura a los –75 ºC puede estar presente en los tres estado en equilibrio entre sí. Esta temperatura se la llama punto triple. Por debajo del punto triple sólo puede existir las fases de vapor y sólido. Por ello cuando el dióxido de carbono a presión atmosférica, una porción se transforma instantáneamente en vapor y el resto se enfría por evaporación y se convierte en nieve carbónica finamente dividida (hielo seco) a una temperatura cercana a –79 ºC.

Propiedades de descarga

Una descarga típica de dióxido de carbono líquido posee una apariencia de nube blanca, debido a las partículas finamente divididas de hielo seco transportadas con el vapor. Debido a la baja temperatura se produce alguna condensación de vapor de agua de la atmósfera, provocando niebla adicional, que persiste hasta algún tiempo después de que las partículas de hielo seco se han depositado y sublimado. El efecto de enfriamiento del hielo seco es generalmente beneficioso para reducir las temperaturas después del fuego.

Electricidad estática

Las partículas de hielo seco que se producen durante la descarga de dióxido de carbono pueden estar cargadas de electricidad estáticas.

Densidad del vapor

El dióxido de carbono tiene una densidad de una vez y media superior al aire a la misma temperatura. La descarga fría tiene una densidad mucho mayor, lo cual explica su capacidad  para reemplazar al aire por encima de las superficies en ignición y mantener una atmósfera sofocante. Si se usa el dióxido de carbono como inundación total, su mezcla con el aire resultará más densa que el aire atmosférico.

Efectos fisiológicos

El dióxido de carbono está normalmente en la atmósfera a una concentración aproximada del 0,03 por ciento. En los seres humanos y los animales es un subproducto de la respiración celular. En el cuerpo humano, el dióxido de carbono actúa como regulador de la respiración, asegurando una cantidad de oxígeno adecuada al sistema. Hasta cierto punto, un aumento en el dióxido de carbono en la sangre aumenta la velocidad de la respiración, aumento que llega la máximo a una concentración del 6 al 7 % de dióxido de carbono en el aire. A mayores concentraciones, el ritmo de respiración disminuye, hasta llegar al 25-30 % de dióxido en el aire, que tiene un efecto narcótico que hace que la respiración cese inmediatamente, incluso auque haya oxígeno suficiente. Una menor cantidad de oxígeno hace que esa concentración narcótica sea mucho mayor y pueda llegar a causar la muerte por asfixia.
Se considera que el umbral de dióxido de carbono en el aire cuyos efectos dañinos resultan evidentes, es del 6-7 por ciento. Por encima del 9 %, la mayoría de las personas quedan inconscientes en poco tiempo. Como la concentración mínima del dióxido de carbono en el aire para extinguir un fuego es muy superior al 9 %, hay que prever las adecuadas medidas de seguridad con todos los sistemas de extinción de dióxido de carbono.
El hielo seco que se produce durante la descarga de dióxido de carbono puede producir quemaduras dada su baja temperatura. Hay que avisar al personal de que no debe tocar en ningún caso el hielo seco, residual después de una descarga.

Propiedades de extinción

El dióxido de carbono es un eficaz agente extintor, principalmente porque reduce el contenido en oxígeno de la atmósfera, mediante dilución, hasta un punto en que no puede continuar la combustión. En condiciones adecuadas de control y aplicación, resulta  también beneficioso el efecto refrigerante, sobre todo cuando se aplica directamente sobre el material que arde.

Extinción por sofocación: En un fuego, el calor se genera por la rápida oxidación del material combustible. Parte de este calor se emplea para que el combustible sin quemar alcance su temperatura de ignición, mientras que una parte importante se pierde por radiación y convección, sobre todo el caso de fuegos superficiales. Si la atmósfera que suministra oxígeno al fuego está diluida con vapores de dióxido de carbono, la velocidad de generación de calor se reduce hasta que sea menor que la velocidad de disipación. El fuego acaba por extinguirse cuando el combustible se enfría por debajo de su temperatura de ignición.
Extinción por enfriamiento: Aunque las temperaturas a las que se produce la descarga de dióxido de carbono pueden llegar a –79 ºC, su capacidad de enfriamiento es muy pequeña comparada con el mismo peso de agua. El efecto de enfriamiento es más evidente cuando el agente se descarga directamente sobre el material en llamas por aplicación local. Una aplicación masiva que cubre rápidamente la zona incendiada ahoga el fuego y contribuye a enfriar el combustible.

Limitaciones del dióxido de carbono como agente extintor

El empleo de dióxido de carbono en fuegos de clase A se encuentra limitado fundamentalmente debido a la reducida capacidad de enfriamiento (las partículas de hielo seco no humedecen o penetran) y debido a recintos inadecuados para mantener una atmósfera de extinción . Los fuegos superficiales se extinguen con facilidad porque el enfriamiento natural tiene lugar rápidamente. Por otra parte, si el fuego penetra por debajo de la superficie o bajo materiales que proporcionan aislamiento térmico que reduzca la velocidad de disipación de calor, se necesita un período de enfriamiento mucho más dilatado y quizá una concentración mayor para la extinción total. Esta condición se conoce como combustión profunda.
El dióxido de carbono no es un agente extintor eficaz contra fuegos de productos químicos que dispongan de su propio suministro de oxígeno (tales como el nitrato de celulosa). Los fuegos de materiales reactivos (como el sodio, potasio, magnesio, titanio y zirconio) y los de hidruros metálicos, no pueden extinguirse con dióxido de carbono. Los metales y los hidruros descomponen el dióxidos de carbono.
El dióxido de carbono no debe ser utilizado en lugares normalmente ocupados a no ser que se tomen las debidas medidas para garantizar la evacuación antes de que se produzca la descarga.