Como consecuencia de un derrame, fuga o escape de líquidos inflamables, se forma un charco de líquido cuya extensión dependerá de la geometría y naturaleza del suelo. 
Por evaporación se generan gases inflamables si la temperatura del líquido está por encima de la temperatura de ignición de la sustancia, lo que puede conducir a un incendio del propio charco. Al incendiarse se producen unas llamas, cuya altura depende principalmente del diámetro del charco y del calor de combustión.
El incendio también puede tener lugar en el interior de un tanque de almacenamiento de líquidos inflamables.
Los efectos perniciosos de estos accidentes son fundamentalmente de dos tipos:
- La radiación térmica generada por los incendios.
- Los efectos de los posibles gases tóxicos generados en la combustión.
El modelo que proponemos permite calcular la velocidad de combustión y la radiación térmica que sufre un receptor sometido a un determinado incendio. Se estudian los incendios de líquidos que arden en forma circular o alargada (dentro de los cubetos).
Se utilizan modelos basados en ecuaciones semiempíricas clásicas para determinar la velocidad de combustión, que combinadas con otras determinan la radiación térmica y el flujo térmico incidente.
El cálculo de la emitancia y la emisividad específica de la llama, así como el factor de visión y la absorción de la radiación por el humo y la atmósfera (fundamentalmente debido a la humedad relativa) conducen a los resultados finales de la radiación de calor a distintas distancias.
En concreto, se estudian los modelos tipo "charco" circulares. En el caso de charcos dentro de cubetos, se realiza como si fuera un charco circular, a partir de la superficie equivalente del charco.
Hipótesis de trabajo
Este modelo sólo ha sido validado para el caso de incendios en estado estacionario sobre tierra. No se considera el incendio sobre agua. Se supone también que la llama es de forma cilíndrica. No obstante, puede ser aplicado también a llamas de base rectangular si la relación entre el lado mayor y el menor es menor de dos.
El modelo no tiene en cuenta la influencia sobre el poder emisivo de la llama de la posible formación de hollín, ni la influencia del viento sobre la forma y dimensiones de ésta.
Datos necesarios
- Entalpías de vaporización y combustión del producto que arde, así como su temperatura de ebullición normal y el calor específico.
- Densidad del aire y presión parcial de vapor de agua.
- Diámetro equivalente de la llama.
Descripción
En primer lugar, determinaremos el flujo másico de evaporación en la superficie del charco como:
a) Para líquidos muy volátiles (punto de ebullición inferior a la temperatura ambiente):
Gev: flujo másico de evaporación [kg/m2]
Hc: entalpía de combustión [J/kg]
Hv: entalpía de vaporización [J/kg]
b) Para líquidos con punto de ebullición superior a la temperatura ambiente:
cl: calor específico del líquido [J/(Kg K)]
Tb: punto de ebullición normal [K]
Tl: temperatura del líquido [K]
Si no hubiese obstáculos que impidiesen la extensión del charco de líquido, la máxima superficie que éste podría llegar a ocupar sería:
- dm/dt: caudal másico de fuga [kg/s].
La superficie del charco que deberá considerarse en los cálculos será el valor mínimo entre el valor anterior y el área delimitada por los obstáculos que impidan la extensión del charco de líquido derramado.
Conocido el diámetro de la llama (que se corresponderá con el diámetro del charco o el diámetro equivalente del cubeto que arde), puede determinarse la "esbeltez" de la llama como:
- r aire: densidad del aire (normalmente 1,232 Kg/m3)
D: diámetro de la llama [m]
g: aceleración de la gravedad (9,8 m/s2)
L: altura de la llama [m]
De la relación anterior podemos despejar el valor de L para, sustituyéndolo en las expresiones de la figura siguiente, calcular los factores de visión horizontal y vertical de un elemento de superficie:
Figura 1.- Geometría del incendio de charco con llama cilíndrica
El factor de visión máximo para una superficie será:
La transmitancia atmosférica global se determina como una función del producto de la presión parcial de vapor de agua en la atmósfera y la distancia entre la llama y el punto donde se quiere determinar el flujo de radiación.
En ausencia de información fiable se tomará la transmitancia igual a la unidad. Finalmente, el flujo radiante global que alcanza a una superficie expuesta es:
q/A = t·Fmax·E
La duración del incendio (siendo m la masa total derramada) se estimará en la siguiente cantidad:
Los modelos matemáticos presentados anteriormente, son mayoritariamente admitidos por la comunidad científica internacional para el cálculo de consecuencias y se basan, entre otros, en la siguiente bibliografía:
- Methods for the calculation of the physical effects of the escape of dangerous material (Liquids and gases). Parts I and II. CPR 14E. The Yellow Book, TNO. 1997.
- Methods for the determination of possible damage to people and objects from releases of hazardous materials. CPR 16E. The Green Book, TNO. 1992.
- Loss prevention in the process industries. Volúmenes 1, 2 y 3. Frak P. Lees. Segunda edición. Ed. Buttherworth-Heinemann, 1995.
- Perry´s Chemicals engineer´s handbook. Sexta edición. Robert H. Perry, Don Green. Ed. McGraw-Hill, 1984.
- Análisis y reducción de riesgos en la industria química. J. M. Santamaría, P. A. Braña. Ed. Mapfre, 1994.
- Guidelines for chemical process quantitative risk analysis. Center for Chemical Process Safety. AIChE. Nueva York, 1989.
- Guidelines for evaluating the characteristics of vapour cloud explosions, flash fires and BLEVEs. Center for Chemical Process Safety. AIChE. Nueva York, 1994.
- Manual de protección contra incendios. NFPA, 2ª edición. Ed. Mapfre. Madrid.
- Guía para la elaboración de estudios de seguridad. Guía técnica. Dirección General de Protección Civil. Madrid, 1988.
- Manual de seguridad industrial en plantas químicas y petroleras. J. M. Storch de Gracia. McGraw Hill, 1998.
- Metodologías de análisis de riesgos. Volúmenes I y II. CIEMAT-Dirección General de Protección Civil. Madrid, 1990.
- Guía técnica. Metodologías para el análisis de riesgos. Visión general. Dirección General de Protección Civil. Madrid, 1994.
- Guías Técnicas. Métodos cualitativos y cuantitativos para el Análisis de Riesgos. Dirección General de Protección Civil. Ministerio del Interior. Diciembre 1994, Madrid.
La aplicación informática FIREX© desarrollada por el grupo GUIAR, utiliza estos modelos matemáticos para el cálculo de análisis de consecuencias de incendios de charco y de depósitos con líquidos inflamables en su interior.