Felipe Vásquez.

La combustión espontánea o autoignición es un proceso mediante el que una reacción química genera más calor del que el material puede evacuar. Si las pérdidas de calor del material son menores al generado, se produce el auto-calentamiento, pero si alcanzan a ser igual al calor generado, el material llega a una temperatura de equilibrio, sin generarse la autoignición.

De esta manera, el fenómeno de autoignición es propenso a ocurrir en tres escenarios fundamentales:

• Materiales sólidos apilados o de gran espesor.

• Materiales calientes.

• Materiales que contengan microorganismos que puedan producir calentamiento
biológico.

En estos casos, la combustión espontánea depende, en gran medida, de la reactividad o tendencia a oxidarse de los materiales involucrados.

Los procesos de ignición espontánea generalmente van precedidos por un fenómeno conocido como “smoldering” (o combustión sin llamas). Sin embargo, en gran parte de estos casos, el inicio se debe a la presencia o acción de fuentes energéticas externas.

Este fenómeno también se produce cuando una fuente inicial, que incluso pudiera no tener suficiente energía para el encendido instantáneo de los materiales, comienza a generar procesos de oxidación que se propagan muy lentamente sin ser detectados, de modo que, a minutos, o incluso horas después de haberse iniciado, la combustión se extiende y aumenta hasta producir llamas y, eventualmente, un incendio. La ignición espontánea y el fenómeno de smoldering ocurren fundamentalmente en:

• Sólidos con alta razón de superficie por unidad de masa, que facilita la oxidación de la superficie.

• Sólidos permeables (porosos), donde el oxígeno puede reaccionar por difusión y/o convección.

• Sólidos que son buenos aislantes térmicos y reducen la pérdida de calor.

• Sólidos que forman zonas carbonosas cuando se descomponen térmicamente.

En Chile, las mayores producciones de minería metálica siguen siendo el Cobre y el Hierro. De la producción de recursos energéticos en el país, el carbón es el que ha tenido un mayor aumento en los últimos años.

Este último es uno de los minerales más susceptibles a presentar el fenómeno de combustión espontánea. Por esto, fue el primer material en que la industria enfocó su preocupación y ha sido ampliamente estudiado. Las primeras investigaciones determinaron que el autocalentamiento del carbón dependía del suministro de oxígeno, humedad, composición, tamaño de partícula y tamaño de la pila.

Debido a la gran cantidad de factores de las que depende el fenómeno, no es fácil determinar el tiempo crítico en que una sustancia pueda ser almacenada sin experimentar el calentamiento espontáneo. El carbón, por ejemplo, puede presentar el fenómeno entre tres meses hasta dos años desde su almacenamiento. Por lo anterior, se deben tomar adecuadas medidas de control y prevención para minimizar el riesgo.

En el caso del cobre, debido a su bajo calor de combustión, es difícil de encender y quemar y la mayoría de los investigadores han reportado que “no hay ignición” de este. Para el hierro, la presencia del fenómeno dependerá de su forma: el hierro reducido, también conocido como fierro esponja, que generalmente se produce en masa, pellet y en forma de briquetas, tiene una notable tendencia al auto-calentamiento debido a sus características físicas (porosa), alta relación superficie/volumen y baja conductividad térmica.

Tomando en consideración que el potencial de combustión espontánea depende de la composición del material, humedad, porosidad, granulometría y tamaño del almacenamiento, las medidas de control y prevención deben ser analizadas caso a caso una vez caracterizado el material.

En este sentido, con el objetivo de determinar si un material es propenso a presentar el fenómeno de combustión espontánea, existen modelos descriptivos y procedimientos de ensayos que permiten caracterizarlo. La evaluación de estos materiales se realiza en instituciones de prestigio técnico como DICTUC, que además de ofrecer estos servicios de caracterización, puede asesorar para definir medidas de prevención y supresión en instalaciones con este tipo de materiales.

Modelo de generación y pérdida de calor. X, Y y Z son condiciones de equilibrio térmico donde la generación de calor es igual a las pérdidas. Sin embargo, X es un punto estable, ya que frente a un aumento de temperatura, las pérdidas son mayores a la generación, mientras que Z e Y son puntos inestables, pues dado un aumento, se genera más calor que pérdidas y se da la autoignición.