Confinamiento de incendios por compartimentación

Planificación de edificios y sitios

El trabajo de ingeniería de seguridad contra incendios debe comenzar temprano en la fase de diseño porque los requisitos de seguridad contra incendios influyen considerablemente en la distribución y el diseño del edificio. De esta forma, el diseñador puede incorporar características de seguridad contra incendios en el edificio mucho mejor y más económicamente. El enfoque general incluye la consideración de las funciones y el diseño del edificio interior, así como la planificación del sitio exterior. Los requisitos de códigos prescriptivos se reemplazan cada vez más por requisitos basados ​​en funciones, lo que significa que existe una mayor demanda de expertos en este campo. Desde el comienzo del proyecto de construcción, el diseñador del edificio debe contactar a los expertos en incendios para dilucidar las siguientes acciones:

• para describir el problema de incendio específico del edificio

• describir diferentes alternativas para obtener el nivel de seguridad contra incendios requerido

• analizar la elección del sistema con respecto a las soluciones técnicas y la economía

• para crear presunciones para opciones de sistemas optimizados técnicamente.

El arquitecto debe utilizar un sitio determinado en el diseño del edificio y adaptar las consideraciones funcionales y de ingeniería a las condiciones particulares del sitio que están presentes. De manera similar, el arquitecto debe considerar las características del sitio para tomar decisiones sobre la protección contra incendios. Un conjunto particular de características del sitio puede influir significativamente en el tipo de protección activa y pasiva sugerida por el consultor de incendios. Las características de diseño deben considerar los recursos locales de extinción de incendios que están disponibles y el tiempo para llegar al edificio. No se puede esperar ni se debe esperar que el servicio de bomberos brinde protección completa a los ocupantes y la propiedad del edificio; debe ser asistido por defensas contra incendios del edificio, tanto activas como pasivas, para proporcionar una seguridad razonable contra los efectos del fuego. Brevemente, las operaciones pueden agruparse ampliamente como rescate, control de incendios y conservación de la propiedad. La primera prioridad de cualquier operación de extinción de incendios es garantizar que todos los ocupantes estén fuera del edificio antes de que ocurran condiciones críticas.

Diseño estructural basado en clasificación o cálculo

Una forma bien establecida de codificar los requisitos de protección contra incendios y seguridad contra incendios para edificios es clasificarlos por tipos de construcción, según los materiales utilizados para los elementos estructurales y el grado de resistencia al fuego que ofrece cada elemento. La clasificación puede basarse en pruebas de horno de acuerdo con ISO 834 (la exposición al fuego se caracteriza por la curva estándar de temperatura-tiempo), combinación de prueba y cálculo o por cálculo. Estos procedimientos identificarán la resistencia al fuego estándar (la capacidad de cumplir las funciones requeridas durante 30, 60, 90 minutos, etc.) de un miembro estructural de carga y/o separador. La clasificación (especialmente cuando se basa en pruebas) es un método simplificado y conservador y se reemplaza cada vez más por métodos de cálculo basados ​​en funciones que tienen en cuenta el efecto de los incendios naturales completamente desarrollados. Sin embargo, siempre se requerirán pruebas de fuego, pero pueden diseñarse de una manera más óptima y combinarse con simulaciones por computadora. En ese procedimiento, el número de pruebas puede reducirse considerablemente. Por lo general, en los procedimientos de prueba de fuego, los elementos estructurales de carga se cargan al 100 % de la carga de diseño, pero en la vida real, el factor de utilización de la carga suele ser menor que eso. Los criterios de aceptación son específicos para la construcción o el elemento ensayado. La resistencia al fuego estándar es el tiempo medido que el miembro puede resistir el fuego sin fallar.

El diseño óptimo de ingeniería contra incendios, equilibrado con la severidad anticipada del incendio, es el objetivo de los requisitos estructurales y de protección contra incendios en los códigos modernos basados ​​en el desempeño. Estos han abierto el camino para el diseño de la ingeniería de incendios por cálculo con predicción de la temperatura y el efecto estructural debido a un proceso de incendio completo (se considera el calentamiento y posterior enfriamiento) en un compartimiento. Los cálculos basados ​​en incendios naturales significan que los elementos estructurales (importantes para la estabilidad del edificio) y toda la estructura no pueden colapsar durante todo el proceso de incendio, incluido el enfriamiento.

Se ha realizado una investigación exhaustiva durante los últimos 30 años. Se han desarrollado varios modelos informáticos. Estos modelos utilizan la investigación básica sobre las propiedades mecánicas y térmicas de los materiales a temperaturas elevadas. Algunos modelos informáticos se validan frente a un gran número de datos experimentales y se obtiene una buena predicción del comportamiento estructural en caso de incendio.

Compartimentación

Un compartimento de incendios es un espacio dentro de un edificio que se extiende sobre uno o varios pisos que está cerrado por elementos de separación de manera que se evita que el fuego se propague más allá del compartimento durante la exposición al fuego correspondiente. La compartimentación es importante para evitar que el fuego se propague a espacios demasiado grandes oa todo el edificio. Las personas y las propiedades fuera del compartimiento de incendios pueden protegerse por el hecho de que el fuego se extingue o se quema por sí solo o por el efecto retardador de los elementos de separación en la propagación del fuego y el humo hasta que los ocupantes sean rescatados a un lugar seguro.

La resistencia al fuego requerida por un compartimiento depende de su propósito previsto y del fuego esperado. Los elementos de separación que encierran el compartimiento deben resistir el fuego máximo esperado o contener el fuego hasta que se evacúe a los ocupantes. Los elementos portantes del compartimiento deben resistir siempre el proceso completo de fuego o clasificarse a una determinada resistencia medida en términos de periodos de tiempo, igual o superior al requerimiento de los elementos separadores.

Integridad estructural durante un incendio

El requisito para mantener la integridad estructural durante un incendio es evitar el colapso estructural y la capacidad de los elementos de separación para evitar la ignición y la propagación de las llamas a los espacios adyacentes. Existen diferentes enfoques para proporcionar el diseño para la resistencia al fuego. Son clasificaciones basadas en la prueba estándar de resistencia al fuego como en la norma ISO 834, combinación de prueba y cálculo o únicamente cálculo y el procedimiento basado en el desempeño predicción por computadora basada en la exposición al fuego real.

Acabado interior

El acabado interior es el material que forma la superficie interior expuesta de paredes, techos y pisos. Hay muchos tipos de materiales de acabado interior como yeso, yeso, madera y plásticos. Cumplen varias funciones. Algunas funciones del material interior son acústicas y aislantes, así como protectoras contra el desgaste y la abrasión.

El acabado interior está relacionado con el fuego de cuatro maneras diferentes. Puede afectar la tasa de acumulación del fuego a condiciones de descarga disruptiva, contribuir a la extensión del fuego por la propagación de la llama, aumentar la liberación de calor al agregar combustible y producir humo y gases tóxicos. No serían deseables los materiales que exhiban altas tasas de propagación de llamas, contribuyan con combustible a un incendio o produzcan cantidades peligrosas de humo y gases tóxicos.

movimiento de humo

En los incendios de edificios, el humo a menudo se desplaza a lugares alejados del espacio del incendio. Los huecos de las escaleras y los ascensores pueden llenarse de humo, bloqueando así la evacuación e inhibiendo la lucha contra incendios. Hoy en día, el humo es reconocido como el principal asesino en situaciones de incendio (ver figura 1).

Figura 1. La producción de humo de un incendio.

Las fuerzas impulsoras del movimiento del humo incluyen el efecto de chimenea natural, la flotabilidad de los gases de combustión, el efecto del viento, los sistemas de ventilación impulsados ​​por ventiladores y el efecto del pistón elevador.

Cuando hace frío afuera, hay un movimiento ascendente de aire dentro de los huecos de los edificios. El aire del edificio tiene una fuerza de flotación porque es más cálido y, por lo tanto, menos denso que el aire exterior. La fuerza de flotación hace que el aire suba dentro de los huecos de los edificios. Este fenómeno se conoce como el efecto acumulativo. La diferencia de presión desde el eje hacia el exterior, que provoca el movimiento del humo, se ilustra a continuación:

donde

_{= la diferencia de presión desde el eje hacia el exterior}

g = aceleración de la gravedad

= presión atmosférica absoluta

R = constante de gas del aire

_{= temperatura absoluta del aire exterior}

= temperatura absoluta del aire dentro del eje

z = elevación

El humo de alta temperatura de un incendio tiene una fuerza de flotabilidad debido a su densidad reducida. La ecuación para la flotabilidad de los gases de combustión es similar a la ecuación para el efecto chimenea.

Además de la flotabilidad, la energía liberada por un incendio puede provocar el movimiento del humo debido a la expansión. El aire fluirá hacia el compartimiento de incendios y el humo caliente se distribuirá en el compartimiento. Despreciando la masa agregada del combustible, la relación de flujos volumétricos puede expresarse simplemente como una relación de temperatura absoluta.

El viento tiene un efecto pronunciado en el movimiento del humo. No se debe despreciar el efecto del pistón elevador. Cuando una cabina de ascensor se mueve en un hueco, se producen presiones transitorias.

Los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) transportan humo durante incendios en edificios. Cuando se inicia un incendio en una parte desocupada de un edificio, el sistema HVAC puede transportar el humo a otro espacio ocupado. El sistema HVAC debe estar diseñado para que los ventiladores se apaguen o el sistema se transfiera a un modo de operación de control de humo especial.

El movimiento del humo se puede gestionar mediante el uso de uno o más de los siguientes mecanismos: compartimentación, dilución, flujo de aire, presurización o flotabilidad.

Evacuación de Ocupantes

Diseño de salida

El diseño de salida debe basarse en una evaluación del sistema total de protección contra incendios de un edificio (consulte la figura 2).

Figura 2. Principios de seguridad de salida.

Las personas que evacuan un edificio en llamas están influenciadas por una serie de impresiones durante su escape. Los ocupantes tienen que tomar varias decisiones durante el escape para tomar las decisiones correctas en cada situación. Estas reacciones pueden diferir ampliamente, dependiendo de las capacidades y condiciones físicas y mentales de los ocupantes del edificio.

El edificio también influirá en las decisiones que tomen los ocupantes por sus vías de escape, señales de orientación y otros sistemas de seguridad instalados. La propagación del fuego y el humo tendrá el mayor impacto en la forma en que los ocupantes toman sus decisiones. El humo limitará la visibilidad en el edificio y creará un entorno insostenible para las personas que evacuan. La radiación del fuego y las llamas crea grandes espacios que no se pueden utilizar para la evacuación, lo que aumenta el riesgo.

Al diseñar medios de salida, primero se necesita familiarizarse con la reacción de las personas en emergencias de incendio. Los patrones de movimiento de las personas deben ser entendidos.

Las tres etapas del tiempo de evacuación son el tiempo de notificación, el tiempo de reacción y el tiempo de evacuación. El tiempo de notificación está relacionado con si hay un sistema de alarma contra incendios en el edificio o si el ocupante puede comprender la situación o cómo el edificio está dividido en compartimentos. El tiempo de reacción depende de la capacidad del ocupante para tomar decisiones, las propiedades del fuego (como la cantidad de calor y humo) y cómo se planifica el sistema de salida del edificio. Finalmente, el tiempo de evacuación depende de en qué parte del edificio se forman las multitudes y cómo se mueven las personas en diversas situaciones.

En edificios específicos con ocupantes móviles, por ejemplo, los estudios han mostrado ciertas características de flujo reproducibles de las personas que salen de los edificios. Estas características de flujo predecibles han fomentado simulaciones y modelos por computadora para ayudar en el proceso de diseño de salida.

Las distancias de viaje de evacuación están relacionadas con el peligro de incendio del contenido. Cuanto mayor sea el peligro, menor será la distancia de viaje hasta una salida.

Una salida segura de un edificio requiere una vía de escape segura del entorno del incendio. Por lo tanto, debe haber una serie de medios de salida correctamente diseñados y de capacidad adecuada. Debe haber al menos un medio alternativo de salida considerando que el fuego, el humo y las características de los ocupantes, etc., pueden impedir el uso de un medio de salida. Los medios de egreso deben estar protegidos contra fuego, calor y humo durante el tiempo de egreso. Por ello, es necesario contar con códigos de edificación que consideren la protección pasiva, en función de la evacuación y por supuesto de la protección contra incendios. Un edificio debe gestionar las situaciones críticas, que se dan en los códigos relativos a la evacuación. Por ejemplo, en los códigos de construcción suecos, la capa de humo no debe llegar por debajo

1.6 + 0.1H (H es la altura total del compartimento), radiación máxima 10 kW/m² de corta duración, y la temperatura del aire respirable no debe exceder los 80 °C.

Se puede llevar a cabo una evacuación efectiva si se descubre un incendio temprano y se alerta a los ocupantes de inmediato con un sistema de detección y alarma. Una señalización adecuada de los medios de salida seguramente facilita la evacuación. También existe la necesidad de organización y simulacro de procedimientos de evacuación.

Comportamiento humano durante los incendios

La forma de reaccionar ante un incendio está relacionada con el rol asumido, la experiencia previa, la educación y la personalidad; la amenaza percibida de la situación del incendio; las características físicas y los medios de salida disponibles dentro de la estructura; y las acciones de otros que están compartiendo la experiencia. Entrevistas detalladas y estudios durante más de 30 años han establecido que los casos de comportamiento no adaptativo o de pánico son eventos raros que ocurren bajo condiciones específicas. La mayor parte del comportamiento en los incendios está determinado por el análisis de la información, lo que da como resultado acciones cooperativas y altruistas.

Se encuentra que el comportamiento humano pasa por una serie de etapas identificadas, con la posibilidad de varias rutas de una etapa a la siguiente. En resumen, se considera que el incendio tiene tres etapas generales:

1. El individuo recibe señales iniciales e investiga o malinterpreta estas señales iniciales.
2. Una vez que el incendio es evidente, el individuo intentará obtener más información, contactar a otros o irse.
3. A partir de entonces, el individuo se ocupará del fuego, interactuará con otros o escapará.

La actividad previa al incendio es un factor importante. Si una persona se dedica a una actividad bien conocida, por ejemplo, comer en un restaurante, las implicaciones para el comportamiento posterior son considerables.

La recepción de señales puede ser una función de la actividad previa al incendio. Hay una tendencia a las diferencias de género, siendo más probable que las mujeres sean receptoras de ruidos y olores, aunque el efecto es solo leve. Hay diferencias de roles en las respuestas iniciales a la señal. En los incendios domésticos, si la hembra recibe la señal e investiga, es probable que el macho, cuando se lo diga, “eche un vistazo” y retrase otras acciones. En establecimientos más grandes, la señal puede ser una advertencia de alarma. La información puede provenir de otros y se ha encontrado que es inadecuada para un comportamiento efectivo.

Las personas pueden o no haberse dado cuenta de que hay un incendio. La comprensión de su comportamiento debe tener en cuenta si han definido correctamente su situación.

Cuando el fuego ha sido definido, ocurre la etapa de “preparación”. Es probable que el tipo particular de ocupación tenga una gran influencia en cómo se desarrolla exactamente esta etapa. La etapa de “preparar” incluye en orden cronológico “instruir”, “explorar” y “retirar”.

La etapa de “acto”, que es la etapa final, depende del rol, la ocupación y el comportamiento y la experiencia anteriores. Es posible que se produzca una evacuación temprana o una lucha contra incendios eficaz.

Construyendo sistemas de transporte

Los sistemas de transporte del edificio deben tenerse en cuenta durante la etapa de diseño y deben integrarse con el sistema de protección contra incendios de todo el edificio. Los peligros asociados con estos sistemas deben incluirse en cualquier planificación previa al incendio y estudio de protección contra incendios.

Los sistemas de transporte de edificios, como ascensores y escaleras mecánicas, hacen factibles los edificios de gran altura. Los huecos de los ascensores pueden contribuir a la propagación del humo y el fuego. Por otro lado, un ascensor es una herramienta necesaria para las operaciones de extinción de incendios en edificios de gran altura.

Los sistemas de transporte pueden contribuir a problemas de seguridad contra incendios peligrosos y complicados porque un hueco de ascensor cerrado actúa como una chimenea debido al efecto de chimenea del humo caliente y los gases del fuego. Esto generalmente da como resultado el movimiento de humo y productos de combustión desde los niveles inferiores a los superiores del edificio.

Los edificios de gran altura presentan problemas nuevos y diferentes para las fuerzas de extinción de incendios, incluido el uso de ascensores durante las emergencias. Los ascensores no son seguros en caso de incendio por varias razones:

1. Las personas pueden presionar un botón de pasillo y tener que esperar un ascensor que nunca responda, perdiendo un valioso tiempo de escape.
2. Los ascensores no dan prioridad a las llamadas de cabina y pasillo, y una de las llamadas puede ser en el piso de incendios.
3. Los ascensores no pueden ponerse en marcha hasta que las puertas del ascensor y del hueco estén cerradas, y el pánico podría provocar el hacinamiento de un ascensor y el bloqueo de las puertas, lo que impediría el cierre.
4. La energía puede fallar durante un incendio en cualquier momento, lo que lleva a un atrapamiento. (Ver figura 3)

Figura 3. Ejemplo de mensaje pictográfico de advertencia para el uso del ascensor.

Simulacros de incendio y entrenamiento de ocupantes

Una señalización adecuada de los medios de salida facilita la evacuación, pero no garantiza la seguridad de la vida durante un incendio. Los simulacros de salida son necesarios para hacer un escape ordenado. Son especialmente necesarios en escuelas, centros de atención y cuidado e industrias con alto riesgo. Se requieren simulacros de empleados, por ejemplo, en hoteles y grandes ocupaciones comerciales. Se deben realizar simulacros de salida para evitar confusiones y garantizar la evacuación de todos los ocupantes.

Todos los empleados deben ser asignados para verificar la disponibilidad, contar los ocupantes cuando están fuera del área del incendio, buscar rezagados y controlar el reingreso. También deben reconocer la señal de evacuación y conocer la ruta de salida que deben seguir. Se deben establecer rutas primarias y alternativas, y todos los empleados deben estar capacitados para usar cualquiera de las dos rutas. Después de cada simulacro de salida, se debe realizar una reunión de los gerentes responsables para evaluar el éxito del simulacro y solucionar cualquier tipo de problema que pudiera haber ocurrido.

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