Ing. Alfons Ruiz Rulduà Export Area Manager Casals Ventilación aruiz@casals.tv
CÓDIGO DE SEGURIDAD HUMANA Life Safety Code NFPA 101 7.2.3.9 Presurización de las Escaleras
El código NFPA 101 está dirigido a aquellos aspectos de la construcción, la protección y las ocupaciones necesarias para minimizar el peligro para la vida humana en los incendios, incluyendo el humo, emanaciones y situaciones de pánico.
El código es aplicable a construcciones nuevas y a edificios y estructuras existentes sujetos a ser ocupado por personas.
OBJETIVOS Protección de los Ocupantes Las estructuras deberán ser diseñadas, construidas y mantenidas para proteger a los ocupantes que requieran ser evacuados, relocalizados o que deben defenderse en el lugar Integridad Estructural Deberá mantenerse la integridad estructural durante el tiempo necesario para evacuar, relocalizar o defender a los ocupantes y para las oprecaiones de los bomberos
Requisitos Fundamentales Carácter de la ubicación Capacidades de los ocupantes Número de personas expuestas La Protección contar incendio disponible Altura y tipo de construcción del edificio
En el capítulo de Medios de Egreso el punto 7.2.3.9 del código cubre la información y los requisitos mínimos para diseño, métodos de cálculo, instalación y ensayo de los sistemas concebidos para limitar la propagación de humo por el edificio en caso de incendio mediante diferenciales de presión por la presurización de los espacios a proteger.
ΔP+ Presurización: Manteniendo una presión positiva en los espacios protegidos ΔP+ ΔP++
7.2.3.9.1 Los cerramientos a prueba de humo que utilizan presurización de las escaleras deben usar un sistema de ingeniería aprobado con una diferencia de presión no menor a 0.05 H2O (12,5 N/m2) en edificios con rociadores o no menor de 0.10 H2O (25 N/m2) en edificios sin rociadores, y deben ser capaces de mantener esas diferencias de presión en caso de incendio bajo las condiciones posibles: Fuerza ascensional de los gases calientes en la planta del incendio. Expansión térmica de los gases calientes en la zona de incendio. Efecto chimenea en el edificio. Fuerzas de presión del viento. Sistemas HVAC.
Fuerza ascensional de los gases calientes en la planta del incendio. En la zona de incendio, el humo generado por el incendio experimenta una fuerza ascensional debido a su reducida densidad. En un edificio, esto puede provocar que el humo ascienda por las plantas, si encuentra resquicios que permitan la fuga del mismo de una planta a otra superior. Esta fuerza ascensional puede provocar, además, la propagación y fuga del humo a través de resquicios en los cerramientos verticales entre locales, por ejemplo, puertas, paredes y tabiques. Por lo general, la diferencia de presión hace que el humo y los gases calientes salgan por los resquicios de la parte superior de las puertas, y que el aire fresco entre por la parte baja de las mismas.
Expansión térmica de los gases calientes en la zona de incendio. La expansión de los gases producida por el fuego puede provocar un aumento de presión, acompañado de un flujo de gases calientes fuera del local. Sin embargo, en la mayoría de los casos, las fuerzas de expansión iniciales se disipan rápidamente, por lo que pueden ser obviadas. Comprobamos que cada m3 de aire fresco que se introduzca se expandirá antes de ser desplazado en forma de mezcla de humos, debido a la diferencia de presiones creadas.
Efecto chimenea en el edificio. En condiciones ambientales frías, el aire en un edificio es, generalmente, más cálido y menos denso que el aire exterior. La fuerza ascensional del aire caliente hace que éste suba por los huecos verticales del edificio, creándose un gradiente de presión en la columna, que arrastra el aire frío hacia el fondo del hueco, y desplaza el aire caliente hacia la parte superior. En condiciones ambientales de calor, si el aire interior del edificio está más frío que el aire exterior, puede ocurrir lo contrario, es decir, el aire es obligado a salir por la parte inferior de la chimenea, y a entrar por la parte superior de ésta. En ambos casos, en algún punto intermedio de la columna se forma un plano de presión neutral, en el que se igualan las presiones interior y exterior del aire.
Fuerzas de presión del viento. Cuando el viento sopla lateralmente sobre un edificio, disminuye su velocidad y se produce un incremento de presión en el lado de barlovento. Al mismo tiempo, el viento se desvía y se acelera alrededor de las paredes laterales y sobre el techo, creando una reducción de presión en el lado de sotavento, y, por consiguiente, originando un área de succión en dichas zonas. Cuanto mayor es la velocidad del viento, mayor es la succión. El efecto principal de estas presiones es producir un movimiento horizontal del aire a través del edificio, de barlovento a sotavento. El efecto se hace más evidente si los cerramientos exteriores del edificio son permeables al aire, por contar con puertas y ventanas practicables, por ejemplo. En caso de incendio, de existir una ventana rota en el lado de barlovento del edificio, el viento puede desplazar horizontalmente el humo a través el edificio, y, en algunos casos, verticalmente. Debido a que es difícil hacer una estimación exacta de las presiones del viento sobre un edificio, o de los flujos de aire internos resultantes, se impone la necesidad de hacer un análisis simulado, o en túnel aerodinámico, que permita la total comprensión de este fenómeno.
Sistemas HVAC. Los sistemas HVAC (Calefacción, Ventilación y Aire Acondicionado) pueden suministrar aire a la zona de incendio, y contribuir a la combustión, o transportar el humo a otras zonas no afectadas por el fuego, por lo que en situación de incendio a menudo se desactivan. Sin embargo, estos sistemas se pueden modificar de modo que permitan ayudar a limitar la propagación de humos, o cabe la posibilidad de combinarlos con sistemas de suministro y/o extracción de aire por presión diferencial.
Objetivos de los sistemas de presión diferencia El objetivo es proporcionar información sobre los procedimientos existentes para limitar la propagación de humo de un espacio a otro, dentro de un edificio, a través de resquicios entre las barreras físicas (rendijas alrededor de las puertas cerradas), o por las puertas abiertas manteniendo condiciones soportables en los espacios protegidos como, por ejemplo, vías de escape, vías de acceso de bomberos, puestos de control contra incendios, vestíbulos, escaleras y otras áreas que deban mantenerse seguras y libres de humos.
CLASIFICACIÓN DE SISTEMAS PARA EDIFICIOS pren 12101-6 / UNE-EN 12101-6 El control de humo mediante diferenciales de presión abarca distintas clasificaciones de sistemas, según requisitos técnicos y condiciones de diseño. Las condiciones de diseño se han desdoblado en diferentes clases de sistemas, para facilitar su aplicación en proyectos de presurización diferencial para cualquier tipo de edificio.
CLASIFICACIÓN DE SISTEMAS PARA EDIFICIOS EN 12101-6 Requisitos del sistema de clase A Las condiciones de proyecto se basan en asumir que el edificio no será evacuado, a menos que esté directamente amenazado por el incendio. El nivel de compartimentación del fuego es normalmente seguro para los ocupantes que permanecen dentro del edificio. Por lo tanto, es improbable que en el espacio protegido estén abiertas simultáneamente más de una puerta (sea la que está entre la escalera y el vestíbulo/pasillo, sea la situada en la salida final).
CLASIFICACIÓN DE SISTEMAS PARA EDIFICIOS EN 12101-6 Requisitos del sistema de clase A
CLASIFICACIÓN DE SISTEMAS PARA EDIFICIOS EN 12101-6 Requisitos del sistema de clase B Este sistema se utilizará para reducir al mínimo las posibilidades de contaminación grave por humo de los puestos de control contra incendios, durante las operaciones para la evacuación de personas, y de la intervención de los servicios de extinción. Durante las operaciones de extinción de incendio, habrá que abrir la puerta entre el vestíbulo desde donde se realizan dichas operaciones y el área de alojamiento, de manera que se pueda hacer frente a un eventual incendio completamente desarrollado.
CLASIFICACIÓN DE SISTEMAS PARA EDIFICIOS EN 12101-6 Requisitos del sistema de clase B Criterio de diferencia de presión La cantidad de aire suministrada debe ser suficiente para mantener la diferencia de presión indicada en la tabla 2, cuando todas las puertas que dan al ascensor, escalera y vestíbulo, así como las puertas finales de salida, estén cerradas, y quede libre la vía de escape de aire desde el área de alojamiento. Las unidades ventiladoras mecánicas que suministren aire al pozo del ascensor de bomberos se deben alojar en la correspondiente caja de escalera, pero contarán con conductos de impulsión separados.
CLASIFICACIÓN DE SISTEMAS PARA EDIFICIOS EN 12101-6 Requisitos del sistema de clase C Las condiciones de diseño de estos sistemas se basan en el supuesto de que todos los ocupantes del edificio sean evacuados simultáneamente, al activarse la señal de alarma de incendio. En caso de evacuación simultánea, se considera que las escaleras se encontrarán ocupadas durante el período nominal de evacuación, quedando, tras dicha fase, libres de personas. Por consiguiente, la evacuación tendrá lugar, y se completará, durante las primeras fases de desarrollo del incendio, período inicial durante el cual puede aceptarse cierta fuga de humo hacia la escalera, hasta que el flujo de aire aportado por el sistema de presurización proceda a eliminar dicho humo. Se supone que los ocupantes que estén siendo evacuados se mantienen atentos y preparados, y conocen el entorno en que se mueven, minimizándose así el tiempo de permanencia de los mismos en el edificio.
CLASIFICACIÓN DE SISTEMAS PARA EDIFICIOS EN 12101-6 Requisitos del sistema de clase C
CLASIFICACIÓN DE SISTEMAS PARA EDIFICIOS EN 12101-6 Requisitos del sistema de clase D Están concebidos para edificios cuyos ocupantes pueden estar durmiendo, por ejemplo, hoteles, albergues e internados. El tiempo requerido para que dichos ocupantes se trasladen hacia un espacio protegido, antes de llegar a la salida final de seguridad, puede ser mayor que el previsto para el caso de personas despiertas y en buenas condiciones físicas. Puede darse el caso, además, de que los ocupantes no estén familiarizados con el local, o necesiten ayuda para llegar a dicha salida o espacio protegido. También son adecuados cuando la presencia de un sistema de presión diferencial permite suplir la ausencia de una escalera no prevista y/o vestíbulos, los cuales normalmente se requerirían, en aplicación de los reglamentos nacionales vigentes en el lugar de utilización del sistema.
CLASIFICACIÓN DE SISTEMAS PARA EDIFICIOS EN 12101-6 Requisitos del sistema de clase D
CLASIFICACIÓN DE SISTEMAS PARA EDIFICIOS EN 12101-6 Requisitos del sistema de clase F El sistema de clase E se aplica en edificios donde la evacuación en caso de incendio se realiza en forma escalonada, o por fases. En el escenario de una "evacuación por fases", se considera que la presencia de ocupantes se prolongará aún un tiempo considerable durante el desarrollo del incendio, lo que conllevará la necesidad de considerar mayores cargas de fuego, y por consiguiente, mayor cantidad de humo y gases calientes. En una situación de "evacuación por fases", deben dejarse libres de humo las cajas de escalera protegidas, a fin de garantizar la evacuación segura de personas en las plantas no incendiadas, en etapas avanzadas de desarrollo del siniestro.
CLASIFICACIÓN DE SISTEMAS PARA EDIFICIOS EN 12101-6 Requisitos del sistema de clase F
La diferencia de presión a través de las puertas no debe exceder aquella que permita que la puerta comience a abrirse mediante una fuerza de 30lbf (133 N), de acuerdo con el artículo 7.2.1.4.5 de la norma NFPA 101.
7.2.3.9.2 El equipo o equipos y los conductos para la presurización de las escaleras deberán estar ubicados como se especifica por uno de los siguientes puntos: 1. Exterior al edificio y directamente conectado a la escalera por la red de conductos incluidos en una construcción no combustible 2. Dentro del cerramiento de la escalera con los dispositivos de entrada y de salida de aire directamente hacia el exterior o a través de la red de conductos cercados por una clasificación de resistencia al fuego de 2 horas 3. Dentro del edificio si están separados del resto del edificio, incluyendo otros equipos mecánicos, por una clasificación de resistencia al fuego de 2 horas Excepción: Cuando el edificio, incluyendo el cerramiento de las escaleras esté totalmente protegido por un sistema de rociadores automáticos supervisado y aprobado, instalado de acuerdo con la Sección 9.7,la clasificación de resistencia al fuego deberá ser de por lo menos 1 hora.
7.2.3.10 Activación de los Sistemas de Ventilación Mecánica. Detector de humo. Tanto para cerramientos de escalera con sistemas de ventilación mecánica como para los cerramientos de escalera con sistemas de presurización, la activación de los sistemas debe iniciarse mediante un detector de humo instalado en una ubicación aprobada, dentro de los 10 pies (3m) de la entrada del cerramiento a prueba de humo. Otros métodos de activación. Los sistemas mecánicos requeridos deben operar luego de la activación de los detectores de humo y mediante controles manuales accesibles para el departamento de bomberos. El sistema requerido también debe activarse mediante lo siguiente, si existe: 1. Una señal de flujo de agua de un sistema completo de rociadores automáticos. 2. Una señal de alarma para la evacuación general Cerradores de puertas. La activación de un dispositivo de cierre automático en cualquier puerta del cerramiento a prueba de humo, debe activar todos los dispositivos de cierre automático restantes en las puertas de dicho cerramiento.
7.2.3.12 Energía Auxiliar. La energía auxiliar para el equipo de ventilación mecánica deberá ser suministrada por un generador autoportante, aprobado, dispuesto para operar siempre que haya una pérdida de energía en la corriente normal de servicio. El generador deberá ubicarse en una sala que tenga una separación con clasificación de resistencia al fuego de 1 hora que lo aísle del resto del edificio. El generador deberá tener un suministro mínimo de combustible adecuado para que el equipo funcione durante dos horas.
11.9.3.2 Sistemas de Presurización (Inflado) El sistema deberá incluir el control automático de las unidades auxiliares de soplado para mantener la presión de funcionamiento requerida según los siguientes criterios para los sopladores 1. 2. 3. 4. 5. 6. Deberán ser accionados por motores para uso continuo a la máxima potencia requerida. Tendrán protección personal, tal como pantallas de entrada y guardacorreas. Tendrán protección contra los agentes climáticos. Deberán estar equipados con reguladores de tiro con control de retroceso. Deberán estar diseñados o preparados para evitar la sobrepresurización. Deberán operar automáticamente si hay pérdida de presión interna o si una unidad de soplado principal deja de funcionar. 7. Deberá haber no menos de dos unidades sopladoras, cada una de estas con la capacidad de mantener la presión de inflado total para las fugas normales. 8. La presión de inflado de diseño y la capacidad de cada sistema de sopladores deberán estar certificadas por un ingeniero profesional.