Ciencia

La semilla del mal

Una explicación científica a los casos de incendio producidos por bolsas térmicas

El químico Bernardo Borkenztain explica el proceso raro que hace que algunas bolsas presenten riesgos de incendio y la manera adecuada de prevenir problemas.

11.07.2019 11:57

Lectura: 7'

2019-07-11T11:57:00
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Ayer se conoció la extraña causa de un incendio doméstico: la ignición de una de las bolsas térmicas rellenas de semillas que se usan para calentar la cama con bastante popularidad, y que se calientan en el microondas.

Los bomberos ratificaron que esto suele ocurrir, no con gran frecuencia, pero lo bastante como para que el hecho esté ratificado como causa suficiente de un fuego.

El problema que se suscita es lo contraintuitivo del caso, ya que estas bolsas se usan justamente porque son vistas como más seguras que las de agua caliente, las que muy frecuentemente causan quemaduras por derrames del contenido.

Lo primero que hay que ver para analizar esto es qué es el fuego, y para eso no hay más remedio que hacer algunas consideraciones químicas, las que, en aras de la facilidad de leer de la nota, simplificaremos en la medida de lo posible. Por las inexactitudes en que pueda incurrir por la antedicha simplificación ya voy pidiendo disculpas a mis colegas.

El fuego es el resultado de un tipo de reacción química llamada de "oxidación/reducción" (1), que, cuando ocurren con un gran desprendimiento de energía (2)  pueden emitir una cantidad de calor y gases que se vuelven incandescentes, y eso es el fuego (3).

Estas reacciones no siempre transcurren con una liberación violenta de energía, como el proceso de herrumbrado, que es más bien lento, pero sí tienen todas algo en común y es el mecanismo.

Se precisa de dos reactivos, uno que cede electrones (se dice que se oxida) y uno que los acepta (se dice que se reduce) y esa es la causa de la aparición de carbón (prácticamente elemento carbono en forma pura) al quemar madera.

Para la presencia de fuego se precisan esencialmente tres elementos: la presencia de un oxidante, que en el caso de la Tierra es provisto por el oxígeno elemental, que es ubicuo; la de un reductor que puede ser casi cualquier sustancia orgánica; y la presencia de calor. Existe una temperatura crítica, llamada de ignición, a partir de la cual el material tiene suficiente energía como para encenderse, y, en el caso del carbón, es menor que las de las semillas que contienen una cierta cantidad de agua, que no es combustible (veremos por qué es relevante).

Un aspecto que no debe confundirse es el hecho de que se libere una gran cantidad de energía no implica que la reacción sea espontánea (4), para que haya fuego algo debe "encenderlo". A veces, si la temperatura es alta basta una chispa, pero en otros casos (los que hacen asado los saben) la madera parece hecha de amianto y no se enciende ni con un soplete (5) (el cual debe ser encendido también con un encendedor, al cual le pasa lo mismo).

Así, en el caso de las bolsas térmicas, el contenido de las mismas es combustible (las semillas contienen cierta cantidad de grasa y agua), el oxígeno está presente -en especial si la bolsa presenta agujeros, por pequeños que sean-, y estaría faltando la energía inicial, y aquí entra en juego el microondas, que es el método por el que se calientan estos implementos.

Un microondas es esencialmente una fuente de energía por radiofrecuencia (es un tipo de radiación no ionizante, lo que implica que ES SEGURA, especialmente si uno está afuera del horno) que interactúa a nivel molecular con lo que se ponga dentro del aparato.

Básicamente el mecanismo por el que actúa es por la interacción de las ondas de radiofrecuencia, que operan en los 2450 millones de ciclos por segundo, y las moléculas de agua (en menor medida con otras como las grasas o azúcares) (6). Con esta frecuencia, como las moléculas de agua giran cada ciclo del aparato, esto implica que cada segundo lo hacen 2450 millones de veces, lo que hace que choquen entre ellas y liberen calor por fricción. Así es como se calientan los alimentos (7).

Cualquiera que haya tostado maníes en un microondas sabe que el proceso implica unos cuatro minutos, dependiendo del aparato y la cantidad, y que pasa en un instante de crudo a quemarse, por lo que hay que controlar el proceso por lapsos breves y removiendo el contenido ya que se generan zonas en que los maníes se carbonizan. Las reacciones son complejas y muchas, pero básicamente dependen de que primero se evapora el agua (la fase en que sigue "crudo") y luego se calientan las grasas que tienen una capacidad de elevar la temperatura mucho más allá que el agua. Al pasar esto, otras moléculas como los azúcares se descomponen (por caramelización, por ejemplo) y aparece el carbón.

Esto ocurre dentro de las bolsas, especialmente si están llenas de alpiste o lino, que contienen gran cantidad de aceite. Por esto es que se aconseja mantener las bolsas libres de humedad, para que se calienten a una temperatura menor y no se produzca la carbonización, o que ocurra en menor cantidad (el olor que se emite permite saber a las claras si está ocurriendo o no). Para esto lo mejor es controlar la exposición a las microondas, pero nadie lo hace, simplemente se las coloca unos minutos y se las mete calientes dentro de la cama.

Como lo anterior retarda el enfriamiento, si un foco dentro de la bolsa supera la temperatura de ignición del contenido, especialmente del carbón, y hay suficiente oxígeno, es posible que se inicie un foco ígneo por el exceso de energía que se aportó, y el resto ya es una concatenación de eventos desafortunados, con la posibilidad de que se desate un fuego generalizado.

Es un evento raro, realmente, y con un adecuado mantenimiento de las bolsas pueda prevenirse, pero para qué tentar al destino...

Q.F. Bernardo Borkenztain
Twitter @berbork
Mail borky@montevideo.com.uy

1) Como este tipo de reacciones tiene algunos aspectos contraintuitivos, como el hecho de que el oxidante se reduce y el reductor se oxida, evitaremos estas consideraciones que complicarían la lectura, pero dejamos constancia de las mismas por considerarlas necesarias para el tema.

2) Esto es conocido como "exotermia", o sea que el sistema luego de la reacción está a mayor temperatura por la liberación de energía en forma de calor.

3) La incandescencia no siempre es visible como cuando se quema hidrógeno, por ejemplo, pero puede verse la sombra proyectada. El color del fuego lo confiere la presencia de elementos particulares. El clásico color amarillo/naranja lo confiere el sodio, por ejemplo.

4) De hecho, ni siquiera una explosión es necesariamente espontánea. En las devastadoras "explosiones de polvo" de las minas de carbón la causa suele ser una vela o una chispa de roce metal contra metal o eléctrica.
De hecho por este mismo motivo, como la harina es igual de explosiva que el carbón cuando está dispersa en el aire se evita tener piezas de metal en los molinos, tradicionalmente, usando madera siempre que se puede pero mojada para que no sea combustible.

5) Inevitable recordar las "Leyes de Murphy" ya que, como dijimos, a veces basta una sola chispa para causar un incendio devastador.

6) El agua tiene una característica de ser "bipolar", lo que implica que es como un pequeño imán, a diferencia del carbono elemental que no lo es. Esto es consecuencia de una propiedad llamada "electronegatividad" que tienen los elementos.

7) Como en el hielo las moléculas están más o menos inmovilizadas, el microondas no es efectivo en el mismo, salvo que esté derritiéndose espontáneamente por la temperatura ambiente que lo afecta por la parte líquida en contacto.