SOLUCIONES PRESTACIONALES EN LA PCI DE EDIFICIOS SINGULARES

Transcripción

1 SOLUCIONES PRESTACIONALES EN LA PCI DE EDIFICIOS SINGULARES

2 ÍNDICE DE CONTENIDOS 1. Introducción 2. El fuego como fenómeno físico-químico 3. Simulación CFD: La principal herramienta 4. Técnicas de protección modernas. 5. Conclusiones #2 de 38

3 1. Introducción (I) La principal aportación del siglo XXI a la Ingeniería de PCI es el cada vez mayor y más completo conocimiento y comprensión del fenómeno físico-químico del fuego, así como la dinámica de su expansión y propagación. La mayor parte de los avances tecnológicos actuales y futuros vienen de la mano de este mayor conocimiento. #3 de 38

4 1. Introducción (II) Hoy existen multitud de Universidades con Laboratorios y Cátedras de Ciencia del Fuego. Estos conocimientos ya han llegado a la industria. #4 de 38

5 1. Introducción (III) Estos conocimientos ampliados permiten una nueva forma de enfocar la Ingeniería de Protección Contra Incendios: el Diseño Basado en Prestaciones o Diseño Prestacional. Es, sin duda, la más adecuada para diseñar la protección de Edificios Singulares. #5 de 38

6 1. Introducción (IV) R.D. 2267/2004, RSCIEI Art.1 La palabra PRESTACIONAL no está en el diccionario de la RAE. En este contexto significa lo opuesto a PRESCRIPTIVO, que es el cumplimiento acrítico de lo establecido en las normas, incluso aunque la solución prescriptiva sea un absurdo técnico. La normativa actual acepta la soluciones prestacionales. #6 de 38

7 1. Introducción (V) Un edificio es singular por diversas razones: Arquitectura no convencional Alto valor históricopatrimonial Ser difícil de evacuar... Los Hospitales siempre cumplen la tercera premisa. #7 de 38

8 1. Introducción (y VI) Los métodos de diseño por prestaciones están siempre basados en la Ingeniería, en el conocimiento del comportamiento del fuego y en la previsión de sus efectos. El siguiente capítulo trata de presentar al fuego como un simple fenómeno físico-químico sujeto al conocimiento. #8 de 38

9 2. El fuego como fenómeno físico-químico (I) Un incendio es una reacción química violenta en la que se liberan enormes cantidades de energía (luz y calor) y masa (humo). Los aumentos de temperatura generan cambios en la densidad y presión de los gases, lo que se traduce en movimientos de gases calientes. Estos movimientos responden a ecuaciones diferenciales que se conocen desde el siglo XIX. TODO ES PURA FÍSICA-QUÍMICA. Muy complicada, pero accesible al conocimiento humano. #9 de 38

10 2. El fuego como fenómeno físico-químico (II) La cantidad de energía liberada y el ritmo al que se hace son calculables. Las temperaturas que se alcanzan en diferentes lugares son predecibles. Los movimientos de gases y humos se pueden anticipar. La composición y efectos adversos de los humos también se conocen. De estos conocimientos se derivan con fundamento las medidas y procedimientos para impedir su generación y su propagación. #10 de 38

11 2. El fuego como fenómeno físico-químico (III) Hoy los buenos ingenieros de PCI redactan sus estudios y proyectos con un nuevo lenguaje: hablan de velocidades de gases, gradientes de presiones, distribución espacial de temperaturas, caudales másicos, potencias caloríficas liberadas, flujos radiantes, transferencia térmica entre fases, capa límite, caudal de arrastre de aire, mezclas estequiométricas,... Diseñan medidas de protección y emplean materiales adecuados a estas magnitudes que resultan de sus análisis. #11 de 38

12 2. El fuego como fenómeno físico-químico (y IV) Queda mucho camino por recorrer, pero también es mucho lo avanzado. Es lamentable que estos avances aún no se hayan transmitido a los responsables de Seguridad y no se hayan convertido en mejores y más eficaces normativas de protección contra incendios. Y es deplorable que muchos supuestos especialistas nunca describan y calculen los incendios en sus proyectos desde esta perspectiva. También que muchos clientes no lo exijan. #12 de 38

13 3. Simulación CFD: La principal herramienta (I) Posiblemente la mejor herramienta que nos ofrece el siglo XXI es la simulación computacional de fenómenos físicos. Permite calcular y representar en cada punto del espacio y en cada instante todas las magnitudes de interés (temperatura, presión, densidad, velocidad, aceleración, etc.) #13 de 38

14 3. Simulación CFD: La principal herramienta (II) Cualquier sistema físico complejo puede ser simulado a través de las ecuaciones dinámicas que rigen su comportamiento. El fuego, posiblemente el fenómeno más complejo, no es una excepción. #14 de 38

15 3. Simulación CFD: La principal herramienta (III) Para simular un incendio hay que proporcionar al software una serie de datos y elegir uno de los modelos de fuego aprobados: Geometría del recinto. Combustibles presentes. Aperturas de entrada/salida de aire/humos. aire/humos. Lugar de ignición. Sistemas Lugar de ignición. automáticos de extinción existentes. Energía Otros parámetros de activación. menores (humedad amiente complejo puede ser simulado Sistemas a automáticos través de de las ecuaciones dinámicas que rigen su comportamiento. extinción existentes. El fuego, posiblemente el fenómeno más complejo, no Otros es una parámetros excepción. menores (humedad ambiente, velocidad del viento en el exterior, etc.) #15 de 38

16 3. Simulación CFD: La principal herramienta (IV) El incendio del club Station de Rhode Island (USA), por haber sido grabado en directo y por su gravedad, ha sido uno de los más estudiados y simulados (excepto quizá el incendio del WTC) * 100 muertos, 96 en el propio incendio y 4 posteriormente en el hospital. * Más de 230 heridos, muchos con horribles quemaduras. * Sólo unos 130 salieron ilesos o con heridas leves. #16 de 38

17 3. Simulación CFD: La principal herramienta (V) #17 de 38

18 3. Simulación CFD: La principal herramienta (VI) Ya hemos visto, de forma privilegiada, cómo fue realmente el incendio. Vamos ahora a ver una reproducción y simulación realizada por el NIST de USA. En ella se visualiza la generación de energía (luz y calor) y masa (humo), el transporte de éstas y su desplazamiento por todo el espacio disponible. La energía se transmite a través del aumento de temperatura. #18 de 38

19 3. Simulación CFD: La principal herramienta (VII) #19 de 38

20 3. Simulación CFD: La principal herramienta (VIII) La concordancia entre simulación y experimento es notable. Debe notarse que el combustible es escaso y la carga de fuego baja (cortinaje). En cambio, el combustible es bastante inflamable. A continuación se muestra una simulación de la distribución de temperaturas. Se comprobará que los resultados predicen temperaturas por encima de los 1000 ºC en amplias zonas del local. #20 de 38

21 3. Simulación CFD: La principal herramienta (IX) #21 de 38

22 3. Simulación CFD: La principal herramienta (X) Esta herramienta de cálculo y simulación es tan potente que se pueden dimensionar las medidas adecuadas para evitar los incendios. #22 de 38

23 3. Simulación CFD: La principal herramienta (XI) CFD no es la única herramienta útil, aunque es la más completa y exacta. También se puede utilizar el denominado Modelo de Dos Capas, que consiste en dividir el espacio en una capa caliente superior y una capa inferior fría, y estudiar las interacciones e intercambios de masa, momento y energía entre ambas. Este modelo es más sencillo y también produce buenos resultados. #23 de 38

24 3. Simulación CFD: La principal herramienta (XII) El Modelo de Dos Capas se puede hacer más complejo y convertirse en un Modelo Multicapa. En este caso se estudian las interacciones y trasvases de masa, momento y energía entre capas adyacentes. El resultado es una distribución de temperaturas, concentraciones, densidades, presiones que aunque no es continua es lo suficientemente fina para dar resultados muy aproximados a la realidad. #24 de 38

25 3. Simulación CFD: La principal herramienta (y XIII) EL COMPORTAMIENTO DEL FUEGO SE PUEDE PREDECIR. #25 de 38

26 4. Técnicas de protección modernas (I) Un Hospital es siempre singular por tener enormes dificultades para evacuar a sus ocupantes, además de otras razones. Las medidas de protección deben estar diseñadas, sobre todo, para impedir la propagación del fuego, especialmente los humos y gases calientes. #26 de 38

27 4. Técnicas de protección modernas (II) SECTORIZACIÓN. Posiblemente la medida más importante. Hace que el fuego se mantenga confinado. Existen sistemas automáticos que se ajustan bien al entorno. Cortinas secas. Cortinas mojadas. Portones rígidos. Puertas con brazos inteligentes. Esclusas. Mantengan en buen estado sus puertas de sectorización! #27 de 38

28 4. Técnicas de protección modernas (III) DETECCIÓN. Es posiblemente el campo donde se aprecia más innovación. Existe una gran variedad de sistemas de detección, algunos muy precoces, otros muy seguros, otros muy poco intrusivos. Ninguna sala debería estar sin detección automática. #28 de 38

29 4. Técnicas de protección modernas (IV) CONTROL DE HUMOS. Es, posiblemente, la técnica más olvidada y menos extendida en los Hospitales. Incompresible, porque el humo y los gases calientes (>1000ºC) son la principal causa de muerte y de propagación del incendio. SISTEMAS PASIVOS (CONVECCIÓN NATURAL) #29 de 38

30 4. Técnicas de protección modernas (V) CONTROL DE HUMOS. SISTEMAS ACTIVOS (CONVECCIÓN FORZADA). #30 de 38

31 4. Técnicas de protección modernas (VI) CONTROL DE HUMOS. Los sistemas de control de humos deben ser calculados con mucho detalle. No deben aceptarse cálculos sencillos, porque son totalmente inexactos. La propagación de gases con temperaturas y presiones cambiantes es muy compleja. No siempre es preciso hacer simulaciones CFD. A veces los modelos de dos capas dan resultados aceptables. Por desgracia la mayoría de las Ingenierías generalistas no saben calcular estos sistemas. #31 de 38

32 4. Técnicas de protección modernas (VII) EXTINCIÓN POR AGUA. Existen los sistemas tradicionales que pueden ser útiles en muchos casos y en muchas áreas del Hospital. Es extremadamente útil para controlar la propagación del humo y los gases calientes, ya que ralentiza su avance. El siglo XXI nos trae la proliferación de la técnica de Agua Nebulizada, muy recomendable. Se utiliza mucha menos agua y mucho más limpia. Debe ir asociada a una detección temprana. #32 de 38

33 4. Técnicas de protección modernas (VIII) EXTINCIÓN POR AGENTES GASEOSOS. El siglo XXI traerá grandes avances en esta técnica, tanto teóricos como prácticos. Se desarrolla mucha investigación en este campo. Suele utilizarse en inundación total. Permiten la extinción localizada en CPD, laboratorios, salas técnicas... #33 de 38

34 4. Técnicas de protección modernas (y IX) EXTINCIÓN POR AGENTES GASEOSOS. Un nuevo agente extintor muy prometedor es el NOVEC No daña la capa de ozono ni presenta efecto invernadero. En los próximos años se descubrirán nuevos agentes, cada vez más limpios y adecuados. #34 de 38

35 5. Conclusiones (I) Si estamos deseosos de utilizar las novedades que nos ofrece el siglo XXI en casi todos los sectores, por qué no en el campo de la PCI? La principal novedad en PCI no son los equipos o las tecnologías, sino el nuevo conocimiento que se está obteniendo acerca del comportamiento del fuego, así como la capacidad para simular situaciones complejas con gran fiabilidad. #35 de 38

36 5. Conclusiones (y II) Se debe aprovechar este nuevo conocimiento. Hay que someter a los Hospitales a un profundo análisis sobre la posibilidad de iniciarse, desarrollarse y propagarse un incendio. Y tomar las medidas de protección en función del resultado de esos análisis, con especial atención al control de humos y gases calientes, tan descuidado en la actualidad. #36 de 38

37 MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN JAVIER GARCÍA GARCÍA Integraciones Técnicas de Seguridad, S.A. Integra Telecomunicación, Seguridad y Control, S.A. Pol.Ind.Espíritu Santo-C/Nobel, Cambre - A Coruña - España integra@integraciones.com Tel Fax