Aspectos Físico-Químicos y Toxicológicos de las
INTOXICACIONES EN FUEGOS E INCENDIOS

© Fernando Valcarce Codes , 2005 Físico , Técnico Facultativo I.N. de Toxicología y C.F. Madrid. España.

| Actualizado en 2021 |

| Del curso : "Investigaciones forenses en casos de incendios" , C. E. J. A. J. Madrid ( 2005 ) |

Desde el punto de vista de la Física, el fuego representa un conjunto de transformaciones de energía en las que intervienen y se modifican una serie de parámetros tales como la temperatura, la presión, el volumen y la masa del sistema en el que el fuego se desarrolla. Nos proporciona valiosa información sobre cuales son las temperaturas de ignición y de combustión en función de la composición elemental del combustible quemado y del aporte de oxígeno a la combustión, así como sobre el desarrollo de las llamas en relación con los flujos de transferencia de masa que tienen lugar.

También el estudio físico del fuego nos informa sobre las formas de transmisión del calor por conducción, convección y radiación entre los medios implicados, y de la magnitud de dicha transferencia dependiendo de la temperatura que se alcance en cada momento, así como de los fenómenos de cambio de fase, como la fusión o la vaporización, inducidos por las altas temperaturas en dichos medios materiales. No obstante, las altas temperaturas, las transformaciones termodinámicas, las transferencias de masa y de calor no son exclusivas del fuego tal y como lo conocemos, pues también existen en otro tipo de procesos tales como las reacciones nucleares de fisión y fusión, los plasmas incandescentes y algunos otros.

Lo que caracteriza al fuego y lo hace diferente de otros fenómenos similares, es que el fuego se puede describir como una reacción química de oxidación en cadena en la que una fuente de energía, térmica, mecánica, electromagnética o de otro tipo, actúa sobre un medio material produciendo un aumento de la energía interna en dicho medio y de su temperatura hasta el punto de inducir cambios de fase en el mismo como su fusión o su vaporización , o también su descomposición, y si el aporte energético continúa puede ser que aparezca, en presencia de componentes adecuados tales como el oxígeno y los materiales combustibles, una reacción de oxidación de dichos materiales que es exotérmica, es decir genera calor y este calor generado resulta suficiente para mantener la reacción sin necesidad de más aporte externo de energía.

Dependiendo de los materiales y energías implicados, estos procesos se pueden desarrollar con diferente velocidad siendo muy rápidos en ocasiones hasta el punto de resultar explosivos, mientras que pueden ser bastante lentos en otras, requiriendo mucho tiempo para conseguir la ignición de los materiales que van a sufrir la combustión.

En un caso ideal de combustión de materia orgánica, en el que se produzca la oxidación completa de los materiales afectados, la ecuación que describe la reacción es :

Esto en la práctica no suele producirse nunca ya que, como veremos, siempre se originan otros productos en la combustión, bien porque estuvieran presentes en la materia combustible o porque se produzcan como resultado de reacciones de oxidación incompletas, como es el caso de la generación de monóxido de carbono ( CO ), gas muy tóxico que se produce como consecuencia de un aporte insuficiente de oxígeno a la combustión. Un ejemplo bastante próximo a la oxidación completa es el de la combustión del metano en presencia de suficiente oxígeno, cuya reacción vendrá descrita por :

Esta es la razón por la que el gas natural al arder produce pocos residuos, al menos aparentemente porque en realidad el gas natural no es nunca metano al 100 % y contiene otros componentes minoritarios que sí dejan algún residuo. Además la reacción de combustión del metano es rápida y si el aporte de oxígeno no es suficiente se formará una cierta fracción de CO en lugar del CO₂ . No olvidemos tampoco que el CO₂ , aunque menos tóxico que el CO es también un contaminante importante , responsable en gran parte del conocido "efecto invernadero" y puede resultar asfixiante en atmósferas en las que su concentración sea muy alta.

Menos residuos tóxicos o contaminantes se obtendrían en la combustión del hidrógeno, cuya reacción de oxidación en presencia de cantidades estequiométricas de oxígeno vendrá dada por :

Sin embargo, la mayoría de las combustiones producen otros muchos residuos y como ejemplo podemos citar el caso frecuente de la quema de madera cuyo principal componente, la celulosa, al calentarse se descompone dando lugar a gases, vapores y alquitrán (1).

Los gases y vapores generados reaccionan con el oxígeno del aire en presencia de la fuente de calor, produciéndose su ignición lo que da lugar a la llama que a su vez realimenta la reacción. Las ecuaciones que describen estas reacciones son :

En ellas vemos que además del dióxido de carbono y el agua se forman también monóxido de carbono, alquitrán, nitrógeno gas y carbono, aunque ésta es también una visión simplificada pues ya han sido descritos (2) más de 60 compuestos químicos entre los productos de la combustión de la madera.

Por tanto, para que exista combustión es necesaria la presencia de materia combustible, de oxígeno u otro oxidante mezclado en proporciones adecuadas con el combustible y de una fuente de calor que inicie la reacción y mantenga la misma una vez iniciada, pudiendo ser ésta el calor generado en la reacción una vez que ya se ha iniciado y la temperatura alcanzada es la suficiente. Un mayor aporte de masa combustible, oxidante y calor favorecen y avivan la reacción que se realimenta pudiendo alcanzar mayores dimensiones.

Si el material combustible, el oxídante o la fuente de calor se agotan, la reacción cesa y el fuego se apaga, esto puede suceder de una forma paulatina y progresiva o puede suceder bruscamente dependiendo de en que forma se produce la privación del elemento o elementos necesarios.

REFERENCIAS
1.- J.R. Barnett en Fire , Microsoft Encarta Online Encyclopedia, 2004.
2.- T.V. Larson and J.Q. Koenig. Wood Smoke: Emissions and Noncancer Respiratory Effects. Annual Review of Public Health, v.15 p,136-137, 1994.

El término combustión en un sentido amplio puede incluir muchas reacciones que se producen de forma habitual en la Naturaleza, tales como la transformación de nutrientes en energía mecánica y térmica que tiene lugar en los seres vivos, los procesos de fermentación y putrefacción y otros muchos, aunque la mayoría de ellos no dan lugar a fuego en el sentido en que habitualmente lo conocemos. Algunos de estos procesos, no obstante, pueden actuar a veces como desencadenantes de combustiones a mayor escala o fuegos que se extienden a otros materiales combustibles que les rodean.

La forma en como se desarrolla una combustión depende de varios factores, entre ellos podemos citar la composición de el o los combustibles presentes y su textura, que guarda relación con la superficie que se presenta para poder reaccionar con el oxígeno que le rodea, la presencia o ausencia de suficiente cantidad de oxígeno en el medio que rodea al combustible o que está incluido en algunos de los materiales que se someten a combustión, las características de la fuente de energía que desencadena la reacción y la forma en que ésta interviene en la misma.

Hacer una clasificación de los procesos de combustión no resulta fácil y es por ello que se encuentran en la bibliografía tantas posibles clasificaciones como escenarios desde los que se contempla el fenómeno de la combustión. Así por ejemplo desde el punto de vista de los componentes finales de la combustión ésta se puede clasificar como completa cuando las sustancias combustibles se llevan hasta el máximo posible de oxidación, o incompleta cuando se forman sustancias que todavía podrían seguir oxidándose y no lo hacen, estas sustancias reciben a veces el nombre de PCI o productos de combustión incompleta.

La combustión puede desarrollarse rápidamente consumiendo todo el combustible en una fracción de un segundo y se conoce a veces con el nombre de combustión viva (3) como es el caso de una explosión de pólvora, dinamita u otro material explosivo, o puede durar horas e incluso dias en forma de un rescoldo incandescente o como una reacción sin prácticamente aporte de oxígeno y sin llama, llamada pirólisis, (4) que evoluciona lentamente hasta el agotamiento de los materiales de partida y su transformación por este proceso en otros distintos, como sucede en el caso de la obtención de carbón vegetal a partir de la madera.

Según la apariencia que presenta el proceso de combustión ésta también puede ser con llama o sin llama y en función de la magnitud, si es grande suele denominarse incendio.

El fuego puede ser controlado de diferentes maneras, bien sea prefijando la composición de la mezcla combustible y la aportación de oxígeno a la reacción, o confinando el proceso en un espacio y tiempo determinados. Así resulta una herramienta útil e incluso indispensable para el desarrollo de la actividad del ser humano y el uso del fuego es cotidiano en dispositivos de calefacción en el ámbito del hogar y de la industria, en transporte, iluminación y en la conversión en otras formas de energía, así como en otro tipo de actividades laborales, lúdicas y en algunas lamentablemente no tan lúdicas, como la guerra.

Cuando el fuego evoluciona de forma incontrolada puede causar grandes daños a las personas, a otros seres vivos y a las cosas por lo que se hace necesaria su extinción. Desde este punto de vista de la extinción de fuegos se ha hecho una clasificación oficial de los tipos de fuegos que se recoge en la tabla siguiente:

La forma en como se inicia el proceso y la manera en que se produce el aporte inicial de energía son también características singulares de ciertos tipos de combustión y como ejemplos podemos citar el caso de las deflagraciones (5) en atmósferas de gases y vapores combustibles desencadenadas por chispas de alta temperatura en las que se produce, de forma casi instantánea, la ignición de toda la masa combustible, o también el del lento calentamiento de materiales producido por procesos diversos, como cortocircuitos en instalaciones eléctricas, fermentación de materias vegetales y otros, que dan lugar a combustiones que son lentas al principio con procesos de fusión y descomposición primero, emisión de gases y vapores después y, eventualmente, reacciones de oxidación de éstos con formación de llamas (6) de diferentes formas y características dependiendo de los materiales presentes, o bien su evolución como combustión lenta en forma de rescoldo o brasa (7) que progresa hasta el agotamiento de los materiales combustibles.

REFERENCIAS
3.- Sub-teniente (B) Oswaldo Guédez
4.- Wikipedia-España.Pirólisis
5.- Emilio Turmo Sierra. NTP 321. Explosiones de nubes de vapor no confinadas: evaluación de la sobrepresión. I.N.Seguridad e Higiene en el Trabajo.
6.- Dr. Vytenis Babrauskas. Fire Science and Technology Inc.
7.- Wikipedia, the free encyclopedia. Smoulder

Cualquier medio material puede verse implicado en un proceso de combustión pero su participación en el mismo será muy diferente dependiendo de su composición y naturaleza química, su estado de agregación, su concentración en el medio y de la presencia en el proceso de otros medios materiales y de otras fuentes de energía.

En la reglamentación legal, a los efectos de su comportamiento ante el calor u otra forma de energia, las materias y los productos que con ellas se elaboren, se dividen en las siguientes categorías:

De una forma genérica se puede decir que en el proceso de combustión los materiales se pueden comportar como oxidantes, como combustibles o como inertes.

Como ya sabemos, los procesos de combustión se pueden describir como reacciones de oxidación en cadena y por lo tanto para que existan es necesaria la presencia de elementos oxidantes, de los que el oxígeno es el principal representante aunque no el único pues otros elementos, como el cloro, actúan también como oxidantes en ciertas ocasiones.

El oxígeno está presente en el aire, que suele ser la fuente más habitual de suministro del mismo en las combustiones, pero también se encuentra en toda una serie de compuestos químicos que lo tienen en su composición en diferentes proporciones (8) y que pueden actuar por sí mismos como oxidantes en una reacción incluso en ausencia de aire u otra fuente de oxígeno.

También es necesaria para la reacción la presencia de materiales combustibles, es decir de materiales que sean susceptibles de sufrir una reacción de oxidación exotérmica en presencia de elementos oxidantes y en este aspecto son muchos los materiales que cumplen éste requisito, en concreto muchos de los materiales en cuya composición intervienen el carbono y el hidrógeno son susceptibles de participar en reacciones de combustión como combustibles. Esto indica que aunque no son los únicos, puesto que elementos como el hidrógeno y también algunos metales son muy combustibles, son los compuestos orgánicos los que integran el mayor grupo de materias combustibles ya que dadas sus características físico-químicas, con bajas temperaturas de fusión ó descomposición y vaporización, son compuestos muy sensibles a los aumentos de temperatura y favorables a que se produzcan reacciones de oxidación entre sus componentes o/y los productos de su descomposición y elementos oxidantes que puedan estar presentes en la atmósfera que les rodea.

Entre las propiedades que pueden caracterizar a un material combustible, suelen citarse como más importantes las siguientes :

En (9) se revisan algunas de estas propiedades y se ofrece un resumen de sus valores y características para 156 compuestos químicos y sustancias de uso común.

Todas ellas son importantes y tienen influencia en las características de una combustión, pero desde el punto de vista del riesgo de intoxicación en fuegos es evidente que las más relevantes son la composición de los materiales combustibles y la temperatura de combustión que determinan a su vez la de la toxicidad de los humos, gases y vapores generados en el transcurso del fuego.

En una clasificación convencional podemos dividir los materiales en dos grandes grupos : Naturales y Artificiales o manufacturados, refiriéndonos a aquellos que se encuentran tal cual en la Naturaleza y a aquellos que han sufrido uno o más procesos de manipulación y transformación hasta llegar a su estado actual, respectivamente.

Sin pretender un listado exhaustivo de los materiales combustibles, recogemos en la siguiente tabla una relación de los objetos y sustancias más habitualmente encontrados en las situaciones cotidianas.

Intentar detallar los distintos tipos y características de cada epígrafe resultaría ser tan prolijo como inútil, puesto que al final son la composición química y el tipo de combustión que tiene lugar los que determinan la toxicidad del humo, gases y vapores generados, y el número de situaciones posibles en la realidad es incalculable.

Los materiales inertes son aquellos que participan en la reacción de combustión de una forma pasiva, es decir pueden verse involucrados en la reacción por ser sometidos a altas temperaturas y experimentar una oxidación o cambios de fase, como la fusión o la vaporización, pero éstas reacciones son en este caso endotérmicas, es decir retiran energia del sistema en lugar de aportarla y por ello algunos de estos materiales se utilizan en la extinción de fuegos. A veces es importante el papel que algunos de estos materiales, que no reaccionan en la combustión, juegan como acumuladores térmicos o también como barreras físicas interpuestas entre las diferentes partes del sistema en el que se desarrolla el fuego.

Todos conocemos, por ejemplo, la influencia que tiene la presencia de agua o humedad en la forma como se desarrolla un fuego que tiene por combustibles a materiales vegetales como árboles, arbustos y hierba. La dificultad con que arden los vegetales verdes o húmedos es debida a que una gran parte del calor aportado se emplea en el proceso de vaporización del agua presente en dichos materiales, dificultando su descomposición y la subsiguiente reacción de oxidación que realimenta el fuego. Esto no ocurre cuando dichos materiales están secos y de aquí la facilidad con que se produce la ignición de dichos materiales en estas condiciones.

A este grupo de materiales inertes pertenecen por ejemplo muchos de los metales pesados como el plomo, hierro, niquel, cromo, zinc, talio, mercurio, wolframio, titanio, molibdeno, cobre, plata, oro, platino, indio, estaño, etc., aunque algunos de ellos pueden llegar a presentar ignición si su textura y la atmósfera que los rodea son los adecuados (10). También pertenecen a este grupo el agua y las disoluciones acuosas de sales inorgánicas, asi como los productos que resultan de la solidificación o fraguado de sales inorgánicas con el agua como es el caso de muchos de los materiales utilizados en la construcción de edificios, como por ejemplo el barro, cemento, ladrillo, yeso, cal, escayola, amianto y otros.

Muchas de las sales inorgánicas, bien sea en forma sólida cristalizada o pulvurulenta son también inertes al fuego y algunas de ellas pueden utilizarse eficazmente en su extinción.
Hay que tener en cuenta que estos materiales inertes frente al fuego, si bien no contribuyen activamente en la combustión, pueden dar lugar a la emisión de vapores y aerosoles de alta toxicidad, como es el caso del mercurio, amianto, óxidos de cromo, niquel, manganeso, entre otros, así como el de algunos de los materiales utilizados como aditivos retardantes del fuego (11).

REFERENCIAS
8.-Wikipedia. English.
9.-Jose Luis Villanueva Muñoz. NTP 47:Parámetros de interés a efectos de incendio de las sustancias químicas más usuales.Valores. Centro de investigación y asistencia técnica-Barcelona, INSHT.
10.-Wikipedia. English.
11.-G.J.van Esch. Flame Retardants : A general introduction. United Nations Environment Programme. International Labour Organization. World Health Organization. 1997.

Los posibles compuestos químicos que se pueden hallar entre los gases y vapores de una combustión son muchos y guardan relación con los compuestos químicos integrantes de los materiales implicados en esa combustión pues se generan a partir de aquellos al reaccionar con los materiales oxidantes y también entre ellos, en presencia de altas temperaturas.

Cualquier material puede ser vaporizado, antes o después de sufrir una fusión o descomposición, si la temperatura aumenta lo suficiente, por lo que en un momento dado del proceso de combustión pueden encontrarse ciertos elementos y compuestos químicos en fase vapor o gaseosa que en otro momento posterior pueden reaccionar para dar lugar a compuestos diferentes en función de la temperatura que se alcance en cada momento y del aporte de nuevos elementos o compuestos oxidantes o combustibles que tenga lugar.

Así por ejemplo, el humo que se produce en un fuego en el periodo inicial y que está formado por una mezcla compleja de gases, vapores orgánicos, vapor de agua, partículas sólidas de carbono y de óxidos metálicos puede dar lugar después, al producirse la ignición de los gases y vapores, a otro tipo distinto de atmósfera, con llamas, formada mayoritariamente por otros gases como el dióxido de carbono, el monóxido de carbono y el vapor de agua, que no tiene una apariencia tan densa y opaca.

Sin pretender hacer una lista exhaustiva de todos los posibles componentes del humo, gases y vapores producidos en un fuego, se presenta una relación de aquellos que aparecen con mayor frecuencia y que son más habitualmente citados en la bibliografía.

De todos ellos, el dióxido de carbono y el vapor de agua están presentes, casi sin excepción, en todos los procesos de combustión y otros tales como el monóxido de carbono, el cianhídrico, las partículas de carbono y óxidos metálicos se presentan también con mucha frecuencia en los fuegos.

El dióxido de carbono ( CO₂ ) es un gas inoloro, incoloro, más denso que el aire y que se produce en todas las combustiones en las que intervengan materiales combustibles que contengan carbono. Cuando la concentración de este gas en la atmósfera que respiramos aumenta, primero se induce una estimulación de la respiración con lo que se favorece que se puedan llegar a inhalar mayores cantidades de gases y humos.

Cuando la concentración aumenta más, desplazando al oxígeno presente y la concentración de éste desciende por debajo de ciertos límites, puede producirse la asfixia por anoxia del organismo afectado. Al ser mas denso que el aire, tiene tendencia a depositarse en lugares bajos tales como pozos, túneles o bodegas en los que no haya suficiente ventilación.

El vapor de agua es otro de los compuestos que más frecuentemente se produce en las combustiones y tiene un efecto de asfixiante físico, al mismo tiempo que actúa como conductor del calor pudiendo llegar a producir lesiones profundas en el tracto respiratorio cuando es inhalado.

El monóxido de carbono ( CO ) es un gas inoloro, incoloro y más ligero que el aire que se produce en aquellas combustiones de materiales que contienen carbono, en las que ocurre una combustión incompleta del material combustible debido a una escasez de oxígeno. Su gran afinidad por la hemoglobina de la sangre de los seres humanos y de otros seres vivos, hace que se establezca un fuerte enlace con mayor facilidad, unas 200 veces más, que el enlace que se establece entre ésta y el oxígeno, por lo que la hemoglobina se satura fácilmente de CO y deja de ser útil para el transporte de oxígeno a los tejidos del organismo afectado produciéndose la anoxia del mismo.

El cianhídrico ( CNH ) es un gas que tiene olor a almendras amargas y que se produce en las combustiones de materiales que contienen nitrógeno y carbono, siendo un compuesto relativamente estable a altas temperaturas por lo que su generación es más abundante a partir de los 600º C aproximadamente y se incrementa hasta los 900 ºC o 1000 º C dependiendo del tipo de atmósfera creada en la combustión, oxidante o con escasez de oxígeno, y del tipo de materiales concretos que combustionan.

Los efectos del CNH sobre el organismo consisten en una inhibición de la enzima citocromo-oxidasa que media en la respiración celular, impidiendo el eficaz intercambio de oxígeno y produciendo la anoxia de los tejidos. El actuar conjuntamente con el CO tiene un efecto de sinergia y potenciación de la capacidad anoxiante de ambos tóxicos, reduciéndose de forma considerable los intervalos de tiempo necesarios para llegar a producir la incapacitación y la muerte de los organismos afectados (18).

REFERENCIAS
12.- Andrés Caballero, web: INHALACIÓN DE GASES TÓXICOS
13.- Domenec Turuguet Mayol, NTP 65, Toxicología de compuestos de pirólisis y combustión. INSHT. Barcelona.
14.- Bibliotecadigital. Vol III Cancer y Ambiente, 2002.
15.- ATSDR. Agency for toxic substances and disease registry, 2004.
16.- Vytenis Babrauskas, Toxicity for the primary gases found in fires. Fire Science and Technology Inc.
17.- INFORME DIOXINAS. Instituto Tecnológico del Fuego, 2004.
18.- Bryan Ballantyne en Clinical & Experimental Toxicology of Cyanides. Ballantyne and Harrs. Ed. Wright, 1982.

El fuego es una poderosa fuente de energía y como tal tiene la capacidad de inducir profundos cambios irreversibles en los medios materiales sobre los que actúa. Estos cambios son a veces producidos de forma controlada e intencionada, como sucede cuando cocinamos los alimentos, quemamos combustibles para producir calor o utilizamos una llama para fundir y soldar metales, pero hay ocasiones en las que el proceso se descontrola o surge de forma espontánea y sus efectos son entonces difíciles de prever, resultando con mucha frecuencia en la destrucción parcial o total de recursos naturales, de bienes muebles e inmuebles y también, en no pocas ocasiones, de vidas humanas y de animales salvajes y domésticos.

Las grandes masas arbóreas, praderas y zonas de arbustos y abundante manto vegetal han sido y son pasto del fuego en todas las latitudes, si bien hay condiciones climáticas que favorecen los incendios forestales, como sucede con los climas secos y calurosos que se dan en ciertas regiones del planeta como las sabanas africanas, los paises de la cuenca Mediterránea y otros, especialmente en los periodos de mayor calor que suelen coincidir con los meses de verano.

En las figuras que siguen se muestran los riesgos de incendio en las regiones del planeta en las que existen grandes extensiones de praderas y en los márgenes de la cuenca del Mediterráneo, respectivamente, mostrándose en éste último caso la evolución de este riesgo desde el mes de calor más álgido hasta el final del verano en que el riesgo de incendios forestales remite ligeramente.

En este sentido, algunos estudios (19) muestran que aunque el número de fuegos ha aumentado en los 10 ó 20 últimos años, las superficies quemadas han sido progresivamente menores, indicando un mayor control sobre este tipo de fuegos y también, probablemente, una menor cantidad de bosques y materia vegetal susceptible de ser quemada.

En las figuras que se ofrecen en dicho estudio y que se reproducen a continuación, se muestra la evolución del número de fuegos y de la superficie quemada en paises de la cuenca mediterránea y también en dos paises del norte de Europa, en las que se aprecian dichas tendencias y también las diferencias entre paises del norte y del sur de Europa en cuanto a los efectos del fuego se refiere.

El fuego en los bosques y zonas de abundante vegetación tiene un impacto directo sobre la vida de las poblaciones vegetales y animales que habitan el entorno en el que se produce, pero no sólo sobre ellos ya que la desforestación tiene un impacto global de mucho mayor alcance pues representa una disminución de las fuentes de oxígeno y sumideros de dióxido de carbono que tendrá también incidencia sobre un mayor calentamiento del planeta por el efecto invernadero, una menor retención de humedad y capas de tierra fértil en el suelo lo cual favorece los procesos de desertización, así como la contaminación de rios y cauces de agua que arrastrarán grandes cantidades de arcillas y tierra que antes eran retenidas por las raices de los árboles y la cubierta vegetal quemados.

Por otra parte la combustión de grandes masas de materia combustible da lugar a la emisión a la atmósfera de grandes cantidades de humos y gases, muchos de ellos tóxicos, que pueden ser arrastrados por el aire y llegar a lugares distantes del foco del incendio, depositándose sobre cultivos o contaminando masas de agua.
Esto puede verse claramente en las fotografías obtenidas en el caso de grandes incendios, en el de las torres gemelas de Nueva York, en un depósito de hidrocarburos cerca de Londres, en una masa forestal en Grecia y otro en los bosques de la costa oeste de California.

Gran parte de los gases emitidos tendrán además influencia sobre el efecto invernadero de la atmósfera terrestre.
Aunque éstos daños son difíciles de valorar y cuantificar, se han hecho unos baremos de cuantificación económica de daños en el medio ambiente (20) con vistas a su aplicación en la normativa legal, sanciones a los causantes, indemnizaciones a los afectados, etc. que resultan útiles en las transacciones económicas de la vida cotidiana.

Los fuegos forestales suelen ser los de mayor magnitud y más difícil control por parte de los servicios de extinción de incendios , dando lugar en ocasiones a la pérdida de vidas humanas de bomberos y otros profesionales de la extinción de fuegos. Sin embargo y pese a su gran envergadura, no es en este tipo de fuegos donde se produce el mayor número de muertes de seres humanos por causa del fuego.

Las lesiones y muertes de seres humanos por quemaduras, intoxicaciones y otras causas relacionadas con los fuegos suelen producirse en mayor número en los lugares donde hay mayor concentración de personas, tales como casas y locales en pueblos y ciudades, los vehículos de transporte como automóviles, trenes y aviones, sin olvidar la gran cantidad de lesiones y muertes consecuencia de fuegos originados en guerras y accidentes con materiales explosivos, fuegos artificiales y otros.

En cuanto a la magnitud de los daños y pérdidas de vidas humanas, consideremos a modo de ejemplo una revisión sobre tales efectos en USA en el año 2001, (21) un resumen de cuyos datos se ofrece en la siguiente tabla :

* En estos datos no están incluidos los referentes a los sucesos del 11/9/2001.

Otros efectos de algunos tipos de fuegos pasan casi inadvertidos y con frecuencia no se tiene en cuenta su impacto sobre el medio ambiente y la salud de los seres vivos. Tal es el caso de las combustiones en vehículos y maquinaria con motor de combustión interna, las quemas de desechos y residuos orgánicos, bien sea al aire libre o a través de incineradoras (22), y algunos otros que al estar al servicio de algún tipo de actividad humana se consideran fuegos controlados e inevitables, al margen de su impacto sobre medio ambiente y seres vivos.

REFERENCIAS
19.-Forest Fires in Europe - 2001 fire campaign- S.P.I.02.72 EN © European Communities 2002.
20.-Alberto Martínez Ballesteros. Delito Ecológico
21.-Michael J.Karter,Jr. Fire loss in the United States. 2002.
22.-P.Costner y J.Thornton. Incineración de residuos peligrosos. Informe Greenpeace 1993.

Sabemos que el fuego es una fuente de calor y que como tal, puede producir cambios de fase y de composición en los medios materiales sobre los que actúa. Los fenómenos de fusión acarrean la destrucción de las estructuras sólidas, la vaporización supondrá la pérdida de líquidos en el medio u organismo de que se trate y la descomposición representa la transformación de los materiales de partida en otros compuestos químicos diferentes. Estos cambios que se inducen en seres vivos y cosas suponen la aparición de lesiones en unos y la destrucción de su utilidad previa en las otras.

Otra forma adicional de lesiones que pueden ocurrir a los seres vivos como consecuencia del fuego es la intoxicación por la acción del humo y los gases generados en el mismo. Este tipo de lesiones se pueden producir, y así ocurre en muchos casos, sin que se lleguen a producir otras lesiones por acción directa del calor y por ello representan un riesgo potencial de largo alcance de los fuegos, ya que no es necesario estar en el foco del fuego o incendio para resultar lesionado por este mecanismo. En la realidad cotidiana ésta es la primera fuente de lesiones a consecuencia de los fuegos, añadida o no a otro tipo de lesiones.

Las quemaduras, en un sentido amplio, se pueden considerar como una pérdida de la funcionalidad de los órganos o tejidos o, en casos extremos, su destrucción por la acción directa de gradientes térmicos muy intensos, sean por mucho calor o por mucho frio, y el origen de estas variaciones de temperatura puede ser muy diverso aunque siempre involucra una fuente o un sumidero de energía de alta intensidad.

Una clasificación de las quemaduras en función de su gravedad (23) se presenta en la tabla siguiente:

Esta clasificación de las quemaduras en función de su gravedad o profundidad no permite por sí sola una valoración de la situación global de un organismo afectado, ya que una quemadura de menor intensidad pero que afecte a una gran parte de la superficie corporal representa una amenaza mayor para la supervivencia del mismo (24) que una quemadura de mucha gravedad pero limitada a una pequeña parte de dicho organismo, siempre que dicha parte no sea esencial para la vida.

Las lesiones producidas por intoxicación en fuegos se caracterizan fundamentalmente porque la vía de entrada del tóxico o tóxicos es la respiratoria y así los primeros órganos afectados son los del sistema respiratorio con afectaciones que van desde simples irritaciones leves a edemas agudos de pulmón. La entrada de partículas de negro de humo y de gases asfixiantes físicos y químicos como el dióxido de carbono, vapor de agua, monóxido de carbono, el cianhídrico y otros en las vias respiratorias, produce dificultades respiratorias y eventualmente asfixia anóxica que ocasiona la pérdida de conciencia, entrada en coma y posterior muerte del afectado.

Estas lesiones por inhalación suelen clasificarse en tres tipos diferentes según su origen y fisiopatología (25).

Las lesiones pulmonares y del sistema respiratorio pueden provenir de efectos directos térmicos ó químicos sobre las superficies epiteliales de las vias respiratorias intra y extratorácicas, alteración de la función muco-ciliar y acumulación de residuos en las vias aéreas, lo cual puede facilitar el desarrollo de posterior crecimiento bacteriano con riesgo de producir neumonía.

Lesiones térmicas en la mucosa producen quemaduras y edema en nariz, boca, faringe y laringe y suelen estar limitadas a las vias aéreas superiores excepto en el caso de inhalación de vapores a alta temperatura en cuyo caso las lesiones pueden alcanzar a todo el tracto respiratorio.

Los gases irritantes pueden también causar daño tisular directo, espasmo bronquial y activación de la respuesta inflamatoria del cuerpo. (26) La localización de las lesiones dependerá de la solubilidad acuosa de dichas sustancias irritantes, afectando las de mayor solubilidad a la parte superior de las vias aéreas y las de solubilidad media y baja afectando de forma más difusa a todo el conjunto del aparato respiratorio.

La hipoxemia se produce como consecuencia de un descenso en la concentración de oxígeno inspirado en la atmósfera del fuego, obstrucción de las vías respiratorias o falta de transporte de oxígeno el cual puede ser inhibido por tóxicos, fundamentalmente por el monóxido de carbono y el cianhídrico.

Las partículas de carbono y otros componentes del humo pueden contribuir a la obstrucción de las vías respiratorias, depositándose en diferentes localizaciones dependiendo de su tamaño (27). Las partículas que miden entre 5 y 30 micrómetros habitualmente se depositan en la zona naso-faríngea, mientras que las párticulas menores entran en la tráquea y los bronquios, e incluso pueden alcanzar los conductos y sacos alveolares como sucede con las que son menores de 1 micrómetro.

El monóxido de carbono es el principal responsable del mayor número de intoxicaciones ocurridas en fuegos y su mecanismo de acción, al combinarse con la hemoglobina para formar carboxihemoglobina que es inhábil para el transporte de oxígeno a los tejidos, unido a la presencia de otros posibles gases asfixiantes, puede producir hipoxia y conducir al coma. El monóxido de carbono y también el cianhídrico tienen como principales órganos diana al corazón y al cerebro y por tanto síntomas habituales de la intoxicación son dolor de cabeza, mareo, nauseas, confusión mental y también taquicardia, angina de pecho, hipertensión, arritmias y ocasionalmente infarto agudo de miocardio en casos en los que pueda existir una predisposición previa.

Otros tóxicos como los metahemoglobinizantes, el sulfhídrico y otros pueden tener efectos añadidos sobre la morbilidad y mortalidad de los afectados, con síndromes neurológicos, acidosis metabólica y otras disfunciones orgánicas de largo alcance que pueden aparecer semanas después del suceso.

REFERENCIAS
23.-José Ramón Aguilar Reguero, en Quemaduras-Emergencias.
24.-Eric Petersen Petersen , Actitud frente al paciente quemado, 2001.
25.-Emily B.Nazarian y Heidi Connolly , Inhalation injury, 2004.
26.-Keith A Lafferty , Smoke inhalation , 2004.
27.-Dra. Angeles Ruíz Cobos, SALUDALIA , en Neumoconiosis.

El diagnóstico de las lesiones sufridas en un fuego así como el pronóstico de su evolución y el tratamiento adecuado, requieren la práctica de pruebas y análisis complementarios a la exploración médica del paciente para determinar el grado de las mismas, el nivel de afectación de los sistemas vitales y los niveles de tóxicos inhalados y absorbidos, en su caso.

Las pruebas que habitualmente se realizan en el ámbito hospitalario incluyen electrocardiografía y la radiología torácica que pueda evidenciar lesiones pulmonares, al ingreso y 24-36 horas después para determinar la evolución y desarrollo de posibles patologías, la cooximetría para evaluar los niveles de oxihemoglobina, carboxihemoglobina y metahemoglobina sanguíneos y su extrapolación por medio de nomogramas para conocer los niveles alcanzados en función del tiempo transcurrido hasta el momento del ingreso. Pruebas tales como laringoscopía directa y broncoscopía de fibra óptica tienen también utilidad diagnóstica al permitir visualizar eritemas, edemas, ulceraciones y depósitos de hollín en el tracto respiratorio.

Otras pruebas hospitalarias pueden incluir análisis de fórmula y recuento sanguíneo con determinación de hematocrito que suele verse afectado en casos de quemaduras severas, así como pruebas de la función pulmonar y monitorización de electrolitos para identificar posibles acidosis metabólicas lácticas, secundarias a la absorción de tóxicos tales como el cianhídrico, el monóxido de carbono o los metahemoglobinizantes.

El análisis de alguno de éstos tóxicos, así como de otros que pudieran haber estado presentes y haber sido absorbidos por el afectado, pueden encargarse y así suele hacerse a un laboratorio de análisis químico-toxicológico que actúa como laboratorio de apoyo en estos casos y dará una respuesta rápida y adecuada a la urgencia del caso.

En el caso de que se hayan producido fallecimientos, el laboratorio de análisis químico-toxicológico realizará igualmente, en este caso a petición del médico forense que practique la autopsia, los análisis conducentes a determinar las causas de la muerte y el nivel de los tóxicos presentes en las muestras seleccionadas por el médico.

En las intoxicaciones ocurridas en fuegos e incendios la vía de entrada de los tóxicos es, preferentemente, la respiratoria por lo que los tóxicos pasarán al torrente sanguíneo a través de los pulmones, siendo por tanto sangre y pulmón los tejidos en los que se podrán determinar dichos tóxicos de forma más favorable.

Los tóxicos que más frecuentemente se encuentran en los análisis químico-toxicológicos de personas fallecidas en fuegos, son el monóxido de carbono y el cianuro (28) aunque también suelen aparecer otros tóxicos tales como el alcohol etílico, cuya relación con los accidentes en general y con los daños y lesiones en casos de fuegos e incendios en particular ha sido reconocida (29) y evaluada, las benzodiacepinas, drogas de abuso y también hidrocarburos derivados del petróleo y otros disolventes, entre otros.

El envío de las muestras para análisis de gases de combustión, debe cumplir con algunos requisitos para que el análisis se pueda realizar con garantías y conduzca a resultados útiles y fiables. En concreto, las muestras de sangre deben ser adicionadas con anticoagulante y conservante, como EDTA y fluoruro sódico, y envasadas en un recipiente que quede lleno y con la mínima cámara de aire, ya que de otra forma la difusión del tóxico desde la sangre a la posible cámara de aire existente, conduciría a una infravaloración de los niveles presentes en la muestra.

La muestra debe ser mantenida a baja temperatura, desde el momento de su extracción, para evitar procesos de degradación de la misma y enviarse igualmente refrigerada a el laboratorio donde será conservada en una cámara frigorífica hasta el momento de su análisis.

Una marcha analítica química-toxicológica, habitual en casos de muertes en fuegos o incendios, incluye la determinación de niveles de carboxihemoglobina y de ión cianuro, la investigación de metahemoglobina, alcoholes y disolventes y, en ocasiones cuando es requerido, una investigación general que incluye drogas de abuso, medicamentos y otros posibles tóxicos.

Los niveles de los tóxicos encontrados guardan, generalmente, relación con los síntomas observados y con la gravedad del cuadro clínico presentado. En el caso de los niveles de carboxihemoglobina presentes, en el cuadro siguiente se puede ver cual es dicha relación entre concentración de COHb y síntomas observados, siempre teniendo en cuenta la posible variabilidad entre personas.

Estos síntomas y lesiones que se observan en caso de intoxicación por monóxido de carbono, se ven agravados considerablemente en el caso de que haya otros tóxicos anoxiantes presentes, como sucede con frecuencia en las intoxicaciones en fuegos e incendios. En concreto, la presencia de cianhídrico ejerce un efecto sinérgico, superior al simplemente aditivo, sobre la morbilidad y mortalidad producida por la acción de ambos tóxicos y por tanto los valores encontrados para los niveles de ión cianuro deberán considerarse en conjunto con los de carboxihemoglobina para así tener una visión completa de la gravedad del cuadro tóxico.

Los niveles de ión cianuro encontrados en muestras de sangre procedentes de fatalidades ocurridas en fuegos varían mucho, desde niveles menores de 0.2 mg/l, considerados normales en personas sanas, hasta valores mayores de 10 mg/l, valores considerados letales por sí mismos.

REFERENCIAS
28.-J. Gómez, F. Valcarce , Tóxicos detectados en muertes relacionadas con fuegos e intoxicaciones por monóxido de carbono Rev. Toxicol.,20:38-42, 2003.
29.-Establishing a relationship between alcohol and casualties of fire , U.S. Fire Administration / National Fire Data Center, 2003.

Nos interesaría saber una serie de cuestiones sobre en qué circunstancias se producen las lesiones y muertes en fuegos e incendios, cuestiones tales como qué influencia tienen las intoxicaciones sobre la mortalidad y dentro de las intoxicaciones, qué tipo de tóxicos han actuado y en qué concentraciones. También nos interesa saber qué otros factores intervienen en estas fatalidades, factores tales como el periodo del año en que se producen, la edad y el sexo de los afectados, el lugar donde se ha producido, la etiología médico-legal del suceso y otras.

Buscando respuesta a estas preguntas se realizó un estudio (30) sobre una muestra de 305 casos de muertes ocurridas en fuegos e incendios durante un periodo de diez años comprendido entre los años 1991 y 2000, y se evaluaron en esta muestra una serie de parámetros relativos a la frecuencia anual y mensual, la etiología, la frecuencia con la edad y el sexo, el lugar, los tóxicos encontrados y su concentración.

En cuanto al periodo del año en que mayor número de sucesos se produjeron, podemos ver en la figura que es predominantemente en los meses de invierno y otoño coincidiendo con las bajas temperaturas y asociado por tanto con la utilización del fuego con fines de calefacción, y sólo una pequeña parte se produce en los meses de verano que puede estar asociada a muertes en incendios forestales o quemando rastrojos y con incendios de vehículos en accidentes de tráfico.

En cuanto a la etiología médico-legal de las muertes, supuesta o informada por los médicos forenses en su solicitud de análisis, predominan los accidentes, tal y como se puede ver en la figura, seguidos por los suicidios y homicidios que se produjeron en mucho menor número, aunque existe un alto porcentaje de casos de etiología no conocida que podrían haber correspondido a alguna de éstas causas minoritarias.

También observamos que el mayor número de sucesos correspondieron a varones con casi el doble de número de casos que el de las mujeres. Esto tiene también influencia en la distribución por edad de los fallecidos que sigue la tendencia observada para los varones, excepto en el caso de las muertes ocurridas en la década de los 80 a 90 años en que predominan los sucesos correspondientes a mujeres.

En la figura podemos ver que un gran número de casos ocurren para edades entre los 20 y los 50 años, pero esto sólo es cierto en el caso de los varones que al ser mayoría determinan la tendencia del conjunto. También se observa una tendencia a incrementarse con la edad a partir de los 60 años, ésta tendencia para ambos sexos, que correspondería a accidentes inducidos por fallos funcionales debidos a la edad.

Si estudiamos la dependencia de los sucesos con el lugar en donde han ocurrido y al mismo tiempo en función del sexo del afectado, vemos en la figura que la mayor parte de los casos se dan en el domicilio, tanto para hombres como para mujeres, seguido en número por los que ocurren en vehículos, en este caso mayoritariamente los hombres, y en menor cantidad los sucedidos en el campo y el trabajo.

En estas figuras vemos que la mortalidad en incendios es mayor en el caso de los hombres en casi todas las edades y situaciones si exceptuamos los accidentes en el domicilio en el rango de edad de 80 a 90 años en que es mayor para las mujeres.

Como significativo también podemos destacar el hecho de que las muertes en vehículos, en accidentes de tráfico con posterior incendio del mismo, son mayoritarias en varones de entre 20 y 40 años y el que la mayor mortalidad en el campo corresponde también a varones pero en un rango de edad de entre 60 y 80 años, asociada a ciertas costumbres como la quema de rastrojos y a la incapacidad para escapar del fuego descontrolado.

Las muertes en el trabajo, aunque en número pequeño, corresponden a un margen de edades comprendido entre 20 y 60 años y también son más numerosas en el caso de los varones.

En cuanto a los tóxicos detectados, entendiendo por tales aquellos que se han encontrado en las muestras de sangre en unas concentraciones iguales o superiores a los límites de cuantificación correspondientes, podemos ver en las figuras cuáles han sido éstos y también las combinaciones de tóxicos que se han encontrado.

Observamos que los que se han presentado con mayor frecuencia han sido el monóxido de carbono, el cianuro y el etanol en este orden, englobándose en el epígrafe "otros" todos los demás tóxicos tales como ; paracetamol, benzodiacepinas o cocaina que representan sólo una pequeña parte de los tóxicos detectados.

Vemos también que la combinación mayoritaria de tóxicos encontrada es la de monóxido de carbono y cianuro, seguida por la de monóxido de carbono, cianuro y etanol y por otras combinaciones de éstos tóxicos entre sí y con otros minoritarios.

El diagrama de frecuencias para los niveles de carboxihemoglobina y de ión cianuro encontrados pueden verse en las figuras correspondientes, en las que se observa que el mayor número de casos presenta valores de % de COHb entre 1 y 15 % y después valores hasta el 50 %, siendo minoritarios los casos en que se excede de este valor. También vemos que la mayor parte de los casos tienen concentraciones de ión cianuro en sangre comprendidas entre 0.1 y 0.3 mg/l y en menor número concentraciones hasta 2.1 mg/l, siendo minoría los casos en que se excede de este nivel, si bien se han llegado a registrar concentraciones de hasta 10 y 12 mg/l, valores muy por encima del umbral que se considera mortal y que suele establecerse alrededor de los 4 o 5 mg/l.

Estos datos ponen de relieve el hecho, bien conocido por los forenses experimentados, de que en los fuegos e incendios una alta proporción de los fallecidos lo son a consecuencia de la acción directa del calor y las llamas y no existe en estos casos posibilidad de que se alcancen altos niveles de los tóxicos que se generan en el fuego. Pero también ponen de manifiesto que es frecuente que se encuentren en las muestras analizadas ciertos niveles que, aunque bajos, nos informan de que la persona ha respirado en la atmósfera creada en el fuego, en el caso de que haya tenido una corta supervivencia en él.

Buscando una posible relación entre los niveles de carboxihemoglobina y de ión cianuro encontrados en cada muestra, se han representado en la figura los valores de % de carboxihemoglobina y de ión cianuro para cada caso investigado, ordenando los niveles de COHb en orden creciente y referido a la otra escala de ordenadas las concentraciones de ión cianuro expandidas en un factor de 5.

Vemos en la figura que no existe ninguna relación evidente entre los niveles de uno y otro tóxico y que, aunque la presencia de ciertos niveles de cianuro se produce en gran número de casos, existen muestras en las que dicho nivel es muy bajo y hay otras en las que se encuentran niveles muy altos, incluso letales, que se producen de forma puntual y aleatoria aunque no se presentan en los casos en los que los niveles de carboxihemoglobina son muy bajos ya que estos corresponderían probablemente a situaciones en las que la muerte se ha producido de forma rápida, y sí se presentan asociados a niveles de COHb de 5% o superiores.

REFERENCIAS
30.-F. Valcarce , J. Gómez , Muertes relacionadas con incendios, en el periodo 1991-2000, analizadas en el Instituto de Toxicología de Madrid., XIV Congreso Español de Toxicología. Murcia 2001.
31.-J.M. Rojas , A. Azpiroz , El soldador y los humos de soldadura. , (OSALAN) Gobierno Vasco , 2009.