Aclaraciones sobre control de humo
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Punto de vista

Aclaraciones sobre control de humo

Por Jaime A. Moncada P.E., SFPE

Como he mencionado en pasadas columnas, un nivel aceptable de seguridad contra incendios se obtiene analizando una estructura, edificio o complejo como un todo, incluyendo la evaluación de la seguridad humana (medidos de egreso, señalización, iluminación); la definición, diseño e instalación de sistemas de supresión y de alarma/detección; la especificación y limitación de los contenidos interiores; acceso a los bomberos y exposición a riesgos adyacentes; y la definición, diseño y construcción de los elementos que confinan un incendio, como la compartimentación y el control del humo. Entre más temprano, en el proceso constructivo, se evalúen todos estos elementos, más efectiva y, generalmente, más económica serán las soluciones encontradas. Todo proyecto debe entonces empezar con un plan maestro de seguridad contra incendios, elaborado por profesionales en ingeniería de protección contra incendios competentes que siguiendo la normativa de la NFPA, asesoran al equipo de arquitectos e ingenieros diseñando el edificio o instalación.

Varios de los aspectos relacionados con la confinación de los incendios pasan desapercibidos en la mayoría de los proyectos constructivos que se realizan en Latinoamérica. Referente al tipo de construcción, intuitivamente pensamos que son ventajosos para nuestra manera de construir, y afortunadamente en general tenemos todavía una construcción robusta que en muchos casos tiene una resistencia al fuego importante, aunque no se haya analizado esta en gran detalle. Pero estamos construyendo edificios cada vez más grandes, con arquitecturas abiertas y novedosas, con elementos estructurales más expuestos, con terminados interiores altamente combustibles y copiando la arquitectura de países más desarrollados donde existe una tradición arraigada de seguridad contra incendios. Es allí donde vamos a tener problemas.

A excepción a la sobre utilizada presurización de las escaleras, el control de humo es un tema virtualmente desconocido en nuestra región. Los conceptos de movimiento de humo en los edificios siguen criterios científicos y en cada vez más casos, utilizan metodologías de diseño basadas en el desempeño, que requieren la participación de un ingeniero de protección contra incendios calificado y experimentado (ver recuadro).

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Presurización: Contrario a la convención popular, muy arraigada en los códigos constructivos latinoamericanos, NFPA no requiere la presurización de escaleras en ningún tipo de edificio. Sin embargo, la presurización de las escaleras se puede utilizar para reducir los requerimientos del “tipo de construcción” en edificios de gran altura protegidos con rociadores automáticos (NFPA 5000:  33.1.3). Por ejemplo, en edificios de más de 36.6 m de altura, el tipo de construcción puede reducirse a Tipo II (222) de Tipo I (332), y en edificios de menos de 36.6 m de altura el Tipo II (222) se puede reducir a Tipo II (111). A propósito, los números en paréntesis en los tipos de construcción establecen la resistencia al fuego en horas de la estructura en el siguiente orden (muros de carga exterior, armazón estructural principal, construcción del piso). Sugiero que para profundizar en este tema se revise NFPA 220, Tipos de construcción en edificios. Por otro lado, yo he utilizado la presurización de las escaleras, unida a la presurización del hueco de los elevadores, como parte de una equivalencia para cubrir alguna deficiencia en la seguridad contra incendios del edificio, como por ejemplo en edificios existentes con una sola vía de evacuación. Este ejemplo no debe tomarse como una solución que se puede utilizar sin un análisis de ingeniería de incendios de todo edificio.

Yo he visto que en muchos países de la región se utilizan métodos sencillos de diseño para la presurización de las escaleras que se basan en la velocidad del aire a través de una puerta abierta, en lugar de la metodología reconocida en ingeniería de incendios que se basa en diferencias de presión. Si se lleva a cabo el diseño de un sistema de presurización en escaleras o elevadores sugiero que un ingeniero de incendios con experiencia en la utilización de modelos de incendios sea el encargado de ejecutar el diseño. CONTAM, un programa de modelaje por redes (network model), originalmente diseñado para el análisis de la calidad del aire en edificios, es hoy día el programa más utilizado para el análisis de sistemas de control de humo basados en presurización.

Control de humo en grandes volúmenes: En términos generales, NFPA puede requerir la evaluación de control de humo en atrios, centros comerciales de más de dos pisos y grandes estructuras con arquitectura abierta como museos, centros de convenciones, aeropuertos y estadios cubiertos. Originalmente NFPA sugería que para eliminar el humo de un gran espacio se realizaran seis cambios de aire por hora. Algunas autoridades empezaron a utilizar “bombas de humo” requiriendo que el sistema de control de humo debía permitir visibilidad en menos de 10 minutos. Para pasar este criterio, muchos diseñadores utilizaron 10 a 12 cambios de aire por hora. Luego se encontró que esto no era práctico y no era representativo de la realidad. Hoy día el diseño de estos sistemas están basados en NFPA 92, Sistemas de control de humo, que desde el 2012 une las normas NFPA 92A y 92B. Esta norma establece que los criterios de aceptación se basan en mediciones de diferencias de presión en lugar de pruebas con “bombas de humo”. El diseño requiere un análisis de ingeniería de incendios donde se debe probar que la capa de humo puede ser mantenida 1.8 m encima de la superficie más alta, utilizada durante la evacuación por un periodo 1.5 veces el tiempo calculado de evacuación o por 20 minutos, lo que sea más largo de los dos.

Ventilación natural: El concepto de ventilación natural tiene hoy día una aplicación casi limitada a usos industriales y aún así su uso es muy esporádico. Debe tenerse cuidado cuando la ventilación natural se utiliza en plantas protegidas con rociadores automáticos, pues la operación simultánea de las aberturas de ventilación y los rociadores pueden ser contraproducentes. Es poco común ver una solución a los requerimientos de control de humo en edificios con ventilación natural, siendo generalmente utilizados, en estos casos, sistemas de ventilación mecánica. Cuando se utiliza este tipo de sistemas, las bases de diseño se encuentran en NFPA 204, Ventilación de humo y de calor.

Otros usos del control de humo: En el diseño de túneles para automóviles (NFPA 502) o para trenes (NFPA 130) se debe direccionar el movimiento del humo. La idea es que el humo en un incendio dentro del túnel corra en dirección contraria a la dirección de evacuación. En centrales de generación eléctrica en caverna (debajo de la tierra) se debe evaluar también la extracción del humo luego de un incendio (NFPA 851). En instalaciones de telecomunicaciones es también requerida la evaluación, ya sea de la zonificación del humo, o de su extracción (NFPA 76).

Comentarios finales: Con los avances en protección contra incendios obtenidos por los rociadores automáticos, el incendio puede ser localizado, pero en algunos casos, por ejemplo en grandes volúmenes, los sistemas de supresión no van a ser muy eficaces. El humo va a viajar donde los flujos de aire lo lleven o su flotabilidad lo permita. El humo adicionalmente es altamente tóxico y tiende a dañar lo que toca. La complejidad de las arquitecturas modernas, aunadas a diferencias de temperaturas entre el interior del edificio y el exterior, diferencias de presión inducidas por el sistema de ventilación y aire acondicionado y la estratificación del humo, hacen que los sistemas activos y mecánicos de control de humo sean la única opción. Sin embargo la efectividad de un sistema de control de humo empieza con un análisis del uso del espacio y una evaluación de sus contenidos. Aquí se define el tamaño del incendio y su tasa de producción de humo. Subestimar la energía de los contenidos o su velocidad de combustión puede llevar a un sistema que puede ser incapaz de extraer suficiente humo y así obtener un espacio con un ambiente sostenible. Sobreestimar la energía de los contenidos o su velocidad de combustión puede llevar a un sistema complejo, excesivamente costoso y que consuma mucha energía. Los criterios de cálculo establecidos en NFPA 92, por ejemplo, funcionan bien para geometrías sencillas pero para la arquitectura moderna, modelos de dinámica de fluidos computacionales (CFD) son imperativos. Todo esto apunta a que este tipo de diseños son de aplicación exclusiva para ingenieros de incendios con experiencia y experticia.

Jaime A. Moncada P.E., SFPE, es director de IFSC, una firma consultora en ingeniería de protección contra incendios con sede en Washington, DC. y con oficinas en Latinoamérica.

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