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Métodos de Gestión del humo: Presurización de escaleras

por | Jun 10, 2021 | Boletín 9

El humo y los gases de combustión son productos peligrosos originados por el fuego, que influyen críticamente sobre la seguridad de las personas, la protección de los bienes y las tareas de lucha contra incendios. La mayoría de las víctimas de un incendio sucumben ante la presencia del humo, sea por asfixia, envenenamiento por gases tóxicos, quemaduras internas por la temperatura de los gases y/o por no poder alcanzar las vías de escape dada la reducción de visibilidad.

Al producirse un incendio, se genera calor, operan cambios químicos y físicos en las sustancias y una parte de ellas son arrastradas por el humo en forma de hollín. Una definición correcta de humo es “mezcla de gases y vapores calientes que se producen durante el proceso de combustión con los productos de la descomposición pirolítica y la condensación y la cantidad de aire que viaja en la corriente convectiva ascendente que se forma y las partículas arrastradas por ésta”.

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En la zona del fuego, la diferencia térmica hace que el humo tienda a elevarse mientras que empuja al aire limpio hacia abajo en el local, este aire es arrastrado hacia el fuego por la columna convectiva y va a formar parte del proceso de combustión, por lo que el volumen de humo generado puede ser calculado a partir del volumen de aire arrastrado hacia el fuego. Ese cálculo (que no exponemos acá por razones de espacio) nos indica que, a medida que aumenta el perímetro del fuego, aumenta la generación de humos, pero, una vez que el mismo comienza a ganar el sector y empieza a disminuir la distancia entre el piso y el borde inferior de la capa de humo, la situación tiende a estabilizarse. En recintos, esta estabilización dependerá fundamentalmente del estado de evolución del fuego (pre o post flashover) y en el post flashover, de la ventilación del local.

En exteriores, las condiciones atmosféricas también influyen en el movimiento del humo, circunstancias tales como la temperatura del aire, la altura de la capa de inversión térmica, la velocidad del viento y la humedad ambiente tienen efectos importantísimos en el comportamiento del penacho.

El movimiento horizontal del humo se verifica con una velocidad positiva en la parte superior de la altura libre que decrece hasta cero en un nivel denominado plano neutro para luego hacerse negativa por debajo del mismo dada la entrada de aire limpio para alimentar la combustión.

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Dentro de los métodos de gestión del humo encontramos la Compartimentación, la Dilución, la Presurización, el Flujo de Aire, la Ventilación (extracción/inyección) y la Flotabilidad. La gestión puede hacerse utilizando uno o mas de éstos métodos siempre que se verifiquen las posibles interferencias entre ellos.

Como hemos indicado la Presurización de Escaleras es uno de los métodos, y uno de los mas utilizados en edificios de altura. La última edición de la NFPA 101 ya exige que las escaleras de los edificios altos constituyan recinto a prueba de humos (smokeproof) y la forma más fácil de lograrlo es la presurización.

La Presurización de Escaleras consiste básicamente en inyectar aire limpio, importante que se asegure que sea limpio aún en caso de incendio, generando una diferencial de presión entre el espacio a proteger y los espacios circundantes, de esta manera el humo tiene dificultad para ingresar. Esta diferencial de presión debe ser calculada y lograda cuidadosamente para que ni sea demasiado pequeña permitiendo al humo migrar rápidamente a la escalera, ni sea tan alta que un evacuante no tenga fuerza suficiente para lograr la apertura de la puerta. En este particular la NFPA 101 establece una fuerza máxima de apertura de 133 N (101:7.2.1.4.5.1) para comenzar a mover la puerta y 67 N para mantenerla en movimiento hasta la apertura total. Es importante destacar que los 133 N incluyen la inercia de la puerta, el cierrapuertas automático y la presurización, de allí que se deba ser muy cuidadosos con los valores de esta.

Como cualquier sistema de emergencia, donde no hay tiempo para pruebas o reparaciones durante el evento, la Presurización requiere de una planificación y cálculos muy cuidadosos, y diseño, instalación y mantenimiento adecuados y con sistemas de gestión de calidad, ensayos y certificaciones.

Si nos detenemos por un instante en el cálculo, tal vez la etapa mas discutida, resulta interesante ver que se ha evolucionado desde las fórmulas sencillas y antiguas de las experiencias de Butcher-Parnell, bases de las que se utilizan aún hoy en normas como la UNE 12101-6, y las inexplicables de normas como la COVENIN 1018, que solo evaluaban la exfiltración de aire por aberturas, sin tener en cuenta factores importantísimos como la exfiltración por paredes, techos y pisos; las diferenciales de presión con los recintos circundantes; o simplemente las condiciones ambientales reinantes (recordemos aquí que en las zonas de amplitud térmica entre invierno y verano, el aire ya se comporta distinto en la escalera aún sin la presurización).

Hoy se cuenta con fórmulas mucho mas certeras y completas que tienen en cuenta estos factores gracias a los trabajos de los Doctores Milke, Klote y otros, y el NIST ha desarrollado un software gratuito (CONTAM) basado en ellas para la simulación de la migración de humos y sus contaminantes y la presurización de espacios, incluidos huecos de ascensor y escaleras. La utilización de estas herramientas de cálculo se torna imprescindible para la seriedad del proyecto.

Respecto de las características básicas que deberán cumplimentar los equipos, instalación, ensayos, activación, recepciones y mantenimientos, debería consultarse la NFPA 92 que contiene toda la información necesaria al respecto.

BIBLIOGRAFIA:
– Smoke Control in Fire Safety Design, Butcher-Parnell, Spon, UK.
– Design of Smoke Management Systems, Klote-Milke, Society of Fire Protection Engineers, USA.
– NFPA 92, Standard for Smoke Control Systems, 2018 Edition.
– NFPA 101, Life Safety Code, 2018 Edition.

Por: Ing. Mauricio Bozzano
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