TEMARIO DE BOMBEROS
PROTECCION ESTRUCTURAL Y CONFINAMIENTO DEL INCENDIO
1. Objeto de la protección estructural
Como LUCHA ACTIVA se quiere indicar aquella actuación que implican una acción.
Por ejemplo:
- Prevención activa: Ventilación, eliminación de combustibles, de focos de ignición, etc.
Por ejemplo:
- Prevención activa: Ventilación, eliminación de combustibles, de focos de ignición, etc.
- Protección activa: detección, evacuación, extinción, etc.
Como LUCHA PASIVA se quiere indicar aquellos métodos de lucha cuya eficacia se debe a estar permanentemente presentes, pero sin tener ninguna acción directa sobre el fuego.
Por ejemplo:
Un muro de mampostería (corta fuego), un recubrimiento aislante de una columna metálica o una salida de humos exproceso (exutorios).
Estos elementos pasivos no actúan directamente sobre el fuego pero pueden compatimentar su desarrollo (muro), impedir la caída del edificio (recubrimiento de estructuras metálicas) o permitir la evacuación o extinción por eliminación de humos que las harían imposibles (exutorios).
Protección estructural
En función de lo dicho se entiende por protección estructural:
Al conjunto de diseños y elementos constructivos de un edificio, que bajo la forma de lucha pasiva, presentarán una barrera contra el avance del incendio, confinándolo a un sector y limitando por ello las consecuencias del mismo.
Es la protección estructural la faceta quizá más importante en la lucha contra el fuego, si bien es también la más olvidada por las dificultades de aplicación que conlleva y por los condicionantes que introduce en el diseño.
Cabe resaltar algunos aspectos notables:
a) Siempre influirá sobre el desarrollo del incendio, ya sea positiva o negativamente. Un muro, mientras esté en pie, confinará un incendio sin posible fallo. Un muro (sin aberturas) por la única fachada accesible de un edificio impedirá una extinción desde el exterior.
b) Su aplicación correcta debe hacerse necesariamente en fase de proyecto del edificio. Sobre edificios ya construidos es difícil, en la mayoría de los casos, reformas estructurales que mejoren su comportamiento ante un incendio, por condicionantes de funcionalidad y de costo.
c) El confinamiento de un incendio (sectorización del incendio) a una zona puede ser logrado con fiabilidad casi total por la combinación correcta de elementos de protección estructural. Cualquier otro sistema de lucha es de fiabilidad inferior.
d) Los elementos de protección estructural de un edificio influyen decisivamente sobre todas las demás facetas de lucha contra el fuego, en especial sobre la evacuación y extinción del incendio.
e) Una protección eficaz frente al fuego supone una simbiosis de las distintas formas de lucha activa y pasiva de forma que se logre la fiabilidad deseada.
2. Conceptos básicos: sector de incendio. Curva de temperaturas. Resistencia al fuego
2.1. Sector de incendio
Analizando únicamente los efectos de la disposición estructural, independientemente de los combustibles, pueden indicarse los siguientes hechos:
La propagación del incendio se produce genéricamente hacia arriba y hacia los lados del foco inicial.
La propagación hacia abajo sólo se producirá por la caída de cuerpos en combustión, o por derrame de combustibles líquidos.
Cabe pues diferenciar dos caminos o tipos de propagación básica: Propagación horizontal y vertical.
La propagación horizontal se produce por contacto continuado de combustibles en horizontal. Es comparativamente lenta y fácil de cortar. La separación por distancia en planta o por muros pueden cortar esta propagación y por tanto compartimentar o confinar el riesgo.
La propagación vertical es más peligrosa y difícil de combatir que la horizontal pues viene determinada por las corrientes de convección que el propio fuego origina. Si el edificio permite el establecimiento de esas corrientes de convección (gases calientes, partículas incandescentes, etc.) a través de "chimeneas" tales como huecos de escalera, conductos de servicio, conductos de aire acondiciona, ventanas, naves gran altura, etc., la transmisión del incendio hacia arriba se verá favorecida. El incendio intenta abrir esas chimeneas y si la resistencia o disposición estructural es deficiente, lo logra: Rompe ventanas, perfora techos débiles, etc.
La disposición de muros, ventanas, puertas, escaleras, superficies, distancia, etc. de un edificio determinarán zonas que pueden tener el riesgo de incendio confinado. Las zonas con riesgo compartimentado se denominan "sector de incendio". El lograr sectores de incendio de volumen reducido es un objeto de la protección estructural.
Un sector de incendio debe asegurar que un incendio declarado en su interior no se transmitirá, en un tiempo preestablecido a los sectores vecinos. El sector de incendio es un concepto de fundamental importancia en la lucha contra el fuego; su influencia en la valoración de riesgo es decisiva. De hecho la valoración del riesgo de incendio queda limitada biunivocamente a un sector de incendio.
Formas de lograr sectores de incendio son: separación por distancia, muros cortafuegos, eliminación o diseño correcto de huecos interiores (escaleras, conductos calefacción, ventanas, etc.).
Es difícil precisar con total fiabilidad la resistencia al fuego necesaria en los elementos de aislamiento de un sector de incendio. Normalmente puede evaluarse basándose en la carga térmica del sector y a los medios de lucha contra incendios.
Algunas normas, como las de las compañías aseguradoras contra incendios en España exigen unas ciertas características de los elementos de separación entre riesgos para considerarlos aislados, independientemente de tipos de riesgo. Según la Ordenanza de Incendios del Ayuntamiento de Barcelona: "Se entenderá por sector de incendio el constituido por la parte del edificio comprendido entre elementos retardadores de grado suficiente para la carga de fuego correspondiente al espacio por ellos limitado, siempre que sean asimismo estables al fuego, en el mismo grado, los elementos estructurales contenidos en dicho volumen. De no existir una Compartimentación o división del edificio en sectores de incendio, se entenderá como sector de incendio la totalidad de la edificación".
Las temperaturas alcanzadas en un punto de un edificio en caso de incendio a lo largo del tiempo son extremadamente aleatorias, dependiendo de factores tales como:
2.2. Curva de temperaturas
- Situación relativa dentro del edificio.
- Distribución y cantidad de combustibles.
- Tipos de combustibles (afectan a la velocidad de combustión).
- Distribución y Compartimentación del edificio.
- Eficacia de la lucha contra incendios (extinción etc.)
Se han hecho intentos para prever la duración del incendio y la curva temperatura-tiempo correspondiente. En los códigos del NFPA puede encontrarse información al respecto para diversos tipos de ocupación de materiales en cuanto a tipo y a carga térmica.
Sin embargo la homologación de materiales de protección de estructuras exige medir su comportamiento frente a fuego. Para ello se precisa de la existencia de una curva tiempo-temperatura standard. Las diversas normas nacionales han adoptado curvas muy similares que corresponden a situaciones límites de carga térmica con materiales de todo tipo (corresponden a incendios experimentales realizados).
2.3. Resistencia al fuego
Se entiende por elemento o estructura resistente al fuego durante un tiempo determinado aquella que, sometida a las condiciones determinadas en la curva de fuego (curva tiempo-temperatura standard), en el tiempo pretendido, no disminuye su resistencia característica.
Los elementos constructivos se clasifican en función de su resistencia al fuego por el Real Decreto 842/2013, de 31 de octubre, por el que se aprueba la clasificación de los productos de construcción y de los elementos constructivos en función de sus propiedades de reacción y de resistencia frente al fuego.
CLASIFICACIÓN EN FUNCIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS DE RESISTENCIA AL FUEGO DE LOS ELEMENTOS Y PRODUCTOS DE CONSTRUCCIÓN:
- Define los elementos, productos o sistemas constructivos.
- Enumera normas de clasificación y ensayo aplicables.
- Clasifica en función de sus propiedades de resistencia al fuego.
R - Capacidad portante.
E - Integridad.
I - Aislamiento.
W - Radiación.
M - Acción mecánica.
C - Cierre automático.
S - Estanqueidad al paso de humos.
P o HP - Continuidad de la alimentación eléctrica o de la transmisión de la señal.
G - Resistencia a la combustión de hollines.
K - Capacidad de protección contra incendios.
D - Duración de la estabilidad a temperatura constante.
DH - Duración de la estabilidad considerando la curva normalizada tiempo-temperatura.
Capacidad portante - R
Se mide a través de la tasa de deformación que es capaz de mantener un elemento constructivo antes de colapsar mecánicamente, es decir, el momento a partir del cual una viga, un pilar, o un muro dejan de resistir sus cargas axiales o a flexión.
Integridad - E
En este caso, se evalúa hasta qué punto el elemento constructivo puede impedir el paso del fuego y/o gases hacia una habitación que no haya sido afectado aún por el incendio.
Aislamiento térmico - I
Tiene que ver con la capacidad del elemento constructivo que se evalúa para no transmitir el aumento exponencial de la temperatura hacia la cara que no está bajo la incidencia del fuego.
Los cálculos de resistencia al fuego y aislamiento térmico de los materiales de protección de las estructuras se efectúan según indican las normas UNE-EN 1363-1:2021, utilizando sus respectivas curvas de fuego tipo.
En determinados textos se desdobla el concepto anterior y se habla de retardador del fuego y de estabilidad al fuego, aunque en general ambos conceptos se confunden. En esencia por retardador del fuego se quiere indicar la capacidad de un elemento para detener un fuego sin transmitirlo al otro lado.
Por estabilidad al fuego se quiere indicar que se mantendrán sus características mecánicas (caso de los elementos sustentantes de un edificio: pilares, vigas, etc.).
Sin embargo cuando se hable solamente de grado de resistencia al fuego, ya sea el que presenta un elemento o el que se le exige tener, se sobreentiende que en él se fusionan los dos conceptos, es decir retardador y/o estable al fuego, según sea su función.
3. Elementos de protección contra el desarrollo horizontal del incendio
Tiene como finalidad dificultar la propagación horizontal del fuego (y humos).
Los elementos de protección actúan limitando la transmisión de calor en sus formas de conducción, convección y radiación e impidiendo el derrame de líquidos combustibles, delimitando "sectores de incendio".
Los elementos principales para lograrlos son: Separación por distancia, muros cortafuegos y diques (o cubetos). Como elemento auxiliar cabe citar las puertas contra incendios, cortinas de agua, etc.
3.1. Separación por distancia
Es la medida idónea para reducir la conducción y radiación de calor de unos combustibles a otros o entre edificios siendo una de las formas de separar sectores contra incendios. Su defecto es precisar de espacios abiertos no disponible en muchos casos. Es una solución aplicable especialmente en fase de proyecto o en la distribución en planta.
Las distancias mínimas para que aseguren la independencia de los sectores contrafuego vienen influenciadas por la disposición relativa entre locales o edificios. La Legislación española contempla en diversos textos las necesidades mínimas de separación por distancia.
3.2. Muros o paredes cortafuegos
Son muros de carga, de cerramiento o de separación constituido con materiales incombustibles, que dividen el edificio, nave industrial, etc. en zonas aisladas entre sí, definiendo sectores de incendio.
Su resistencia al fuego debe ser acorde a las necesidades.
Las aberturas de los muros cortafuegos deben ser las mínimas posibles, y deben estar protegidas con puertas y ventanas adecuadas contra incendios. Para garantizar una resistencia al fuego determinada, las aberturas deben estar protegidas con una resistencia al fuego de un grado igual al del muro. Si la protección de las aberturas presenta una resistencia al fuego inferior, la resistencia al fuego global del muro (o sea, su resistencia eficaz al fuego) disminuye.
En caso de naves con techo poco resistente, con ventanas próximas, etc., los muros deben sobresalir lo suficiente para cerrar el paso a las llamas. El grado de resistencia al fuego de un muro debe ser acorde al riesgo que debe confinar. Tiene valor decisivo la ubicación relativa del sector cortafuegos que limita y la carga térmica contenida.
3.3. Diques o cubetos
Determina pues un sector de incendio, que coincide con sus dimensiones, siempre que este separado por la distancia de seguridad mínima. Tiene su máxima aplicación en las instalaciones petroquímicas, si bien su uso eficaz se extiende a todo el campo de almacenamiento de líquidos inflamables.
Se pueden construir de hormigón, ladrillo, terraplenes reforzados, etc., si bien en cualquier caso deben dimensionarse para que resistan las presiones hidrostáticas que aparecerán en caso de derrame. Su capacidad en caso de un solo depósito, debe ser la misma que la del depósito. En caso de agrupaciones de depósitos se aplican coeficientes reductores.
3.4. Puertas contra incendios
El material y el tipo de construcción de la puerta determinan una resistencia al fuego determinada: puertas de madera revestidas de láminas de acero, puertas de chapa de acero doble huecas o puertas de acero con relleno calorífugo. Como sistemas de cierre de puertas contra incendios destacan la guillotina o corredera para grandes puertas. En puertas pequeñas pueden ser giratorias sobre bisagra, con resorte de cierre automático.
Respecto al cierre de las puertas puede ser manual o automática basado en termostatos (o termovelocimétricos). En cualquier caso una vez cerrada debe poder ser abierta por una sola persona.
El mantenimiento de las puertas contra incendios es un factor de suma importancia para garantizar su funcionamiento en caso de incendio. Las puertas enrollables son poco eficaces, por su baja resistencia al fuego y gran deformabilidad. Son contraindicadas como puerta contra incendios y como cierre de cualquier salida de emergencia. Ciertas normativas de incendios establecen especificaciones precisas para las puertas contra incendios.
4. Elementos de protección contra el desarrollo vertical del incendio
Aparte de las aberturas verticales típicas (cajas ascensores, huecos escaleras, ventanas, etc.) se debe prestar especial atención a los conductos empotrados y no previstos para la conducción de humos, tales como conductos de aire acondicionado, bajantes de servicios para cables y conducciones, etc. estos conductos puede propagar incendios a zonas alejadas del foco inicial. Los elementos de lucha más comunes se analizan a continuación.
En todos los conductos citados anteriormente y en especial donde atraviesan muros, se deben disponer estratégicamente amortiguadores de fuego o cortafuegos que impidan el flujo de humos a su través. Obviamente todos estos conductos deben ser incombustibles, y procurando estar alejados de almacenes de materiales combustibles.
4.1. Cortafuegos
4.2. Techos
El forjado es el elemento que habitualmente debe impedir el desarrollo vertical del fuego. Dicho forjado debe ser incombustible, y asegurar una resistencia al fuego acorde con las características esperadas para el incendio.
Tiene una doble misión: Impedir el desarrollo vertical del fuego e impedir un debilitamiento de su resistencia que provoque el desplome de la planta superior. Por ello es imprescindible proteger adecuadamente las armaduras de tracción de las vigas, placas, mediante recubrimiento retardador de fuego.
Recordar que el acero presenta hacia los 400 ºC una caída brusca de resistencia que la reduce a su mitad. Debe presentarse atención especial a los falsos techos, por su capacidad de propagación del fuego, en ocasiones de tipo deflagrante. Bajo el punto de vista de incendios no son convenientes. Si es necesario instalarlos deben ser compartimentados interiormente con tabiques interiores.
4.3. Huecos verticales
Los huecos de escaleras, montacargas, ascensores y otras aberturas verticales que constituyen caminos idóneos para el desarrollo vertical del incendio a otros sectores, deben hacerse de materiales incombustibles, garantizar alta resistencia al fuego y protegidas sus aberturas con puertas cortafuego.
La sectorización de las escaleras, además de evitar la propagación a su través entre sectores, debe como mínimo asegurar su estanqueidad a humo y llamas como mínimo el tiempo necesario para la evacuación, mediante un correcto diseño.
4.4. Ventanas
Las llamas al lamer el cristal lo calientan por su interior rompiendo por tensiones internas. Las llamas al salir a fachada alcanzan las ventanas de la parte superior cuyos cristales rompen y permiten la penetración de las llamas en el interior, si hay combustibles en sus proximidades la propagación está asegurada.
La otra fuente de propagación por ventanas es debida a la radiación procedente de otro local o edificio en llamas. El calor radiado rompe el cristal y calienta los combustibles del interior hasta la temperatura de autoinflamación. Por ello en los edificios con alto riesgo de incendio debe limitarse en lo posible la presencia de ventanales. Las que se instalen deben tener marco metálico y montar vidrio armado, que aunque rompe no deja huecos a las llamas. En caso necesario puede utilizarse doble cristal armado.
Una protección eficaz para las ventanas son los salientes de los forjados (aleros o balconadas) que obligan a las llamas a separase de la fachada (subsistiendo sin embargo el efecto radiante). Cuando el riesgo proviene de la radiación del edificio de enfrente la protección básica proviene de la separación por distancia en función de las aberturas y de las protecciones adicionales. En estos casos es indicada la aplicación de cristales armados.
Si el riesgo de radiación es muy importante, la distancia de seguridad puede ser reducida instalando cortinas de agua o paneles absorbentes de radiaciones.
Debe presentarse atención a las aberturas próximas a las vías de evacuación, en especial escaleras de emergencias, ya que pueden quedar cortadas por las llamas salientes de dichas aberturas. La solución racional es eliminar o proteger las aberturas situadas a menos de tres metros de una escalera abierta.
5. Protección de las estructuras frente al incendio
La estabilidad de un edificio depende de la conservación de la resistencia mecánica de sus elementos estructurales: Pilares, jácenas y techos (viguería o placas).
En caso de incendio el edificio será estable en tanto que dichos elementos resistan al fuego.
La utilización de armaduras de acero en el hormigón armado o bien las estructuras totalmente metálicas representan un grave riesgo por la disminución de resistencias que sufre el acero con la temperatura, así como sus grandes deformaciones térmicas. Por ello resulta imprescindible proteger las estructuras metálicas de los edificios con recubrimientos aislantes y resistentes al fuego.
Los recubrimientos materiales cerámicos (morteros de cemento, yesos, ladrillos, morteros de yeso o cemento con perlita o vermiculita, etc.) el forrado con fibras aislantes e incombustibles (fibra de vidrio, paneles de amianto-cemento con silicatos expandidos, etc.).
Ya se ha visto que durante las primeras fases de un incendio el efecto negativo de los humos es muy superior al efecto de la temperatura (llamas), por su influencia sobre las personas. Por un lado dificulta o impide la evacuación de personas y por otro obstaculiza la extinción manual del incendio al impedir acercarse a los focos (y en ocasiones incluso a localizarlos).
6. Lucha contra el humo
La eliminación de humos es pues imprescindible, aunque ello suponga una renovación de aire que inevitablemente avivará el incendio.
Aunque hay opiniones dispares, la necesidad de evacuar humos es evidente si se quiere evacuar y extinguir el incendio. La evacuación de humos ha de ser controlada para optimizar el proceso, es decir, los circuitos de evacuación de humos deben ser previstos.
La posibilidad de evacuación de humos a través de vías de evacuación de personas o través de conductos que puedan propagar el incendio deben evitarse con los diseños adecuados. La evacuación de humos controlada exige el diseño de vías exprofeso para el humo.
Las aberturas en techos para salida exclusiva de humos se denominan exutorios. Los exutorios normalmente están cerrados siendo su apertura manual y/o automática. Se instalan varios modelos, principalmente en salas públicas (cines, teatros, etc.) o en naves industriales. En naves industriales, la eficacia de un exutorio se aumenta al combinarlo con tableros-cortina.
Los tableros cortina son parámetros incombustibles, colocados transversalmente a las naves (aprovechando las jácenas de celosía). Su misión es dificultar el desplazamiento longitudinal de los gases calientes (humos) que tienden a propagarse debajo de los techos por efecto de las corrientes de convección. De esta forma canalizan los humos hacia el exutorio colocado entre dos tableros-cortina.
