DIMENSIONAMIENTO FRENTE AL FUEGO

 DIMENSIONAMIENTO FRENTE AL FUEGO

2.1. INTRODUCCIÓN. El dimensionado de un elemento estructural frente a la acción del fuego implica satisfacer los requisitos de las normativas nacionales al respecto para un período de tiempo designado, aplicando la curva de fuego apropiada. En caso de incendio se deberán considerar dos tipos de acciones: térmicas y mecánicas. Estas se resuelven de forma desacoplada y se comprueba la seguridad de la estructura en cuestión, que es el objetivo básico del dimensionado. Las estructuras, por lo tanto deben de satisfacer una serie de criterios que nos permitan asegurar las funciones requeridas, para una determinada exposición al fuego y durante un periodo de tiempo establecido según las normativas estatales. 

Estos criterios son: Criterio de aislamiento térmico “ I ”: criterio por el que se verifica la capacidad de un elemento de compartimentación para evitar la transmisión excesiva de calor. Criterio de integridad “ E ”: criterio por el que se asegura la capacidad de un elemento de compartimentación para prevenir el paso de las llamas y los gases calientes. Criterio de resistencia “ R ”: criterio por el que se asegura la capacidad de una estructura para soportar cargas durante la acción del fuego indicado.

Dependiendo de las funciones del elemento estructural analizado se le va a requerir el cumplimiento de unos criterios u otros para asegurar la resistencia al fuego. 2.2. LA ACCION DEL FUEGO.

Un fuego real en un edificio varía según el balance de masa y energía dentro del local donde se produce (Figura 2-1). La energía desprendida depende de la cantidad y tipo del combustible y de las condiciones de ventilación presentes. Se desarrolla en tres fases, que son: crecimiento, desarrollo máximo y cese. El incremento más rápido de la temperatura se produce en un período posterior al punto de inflamación, punto en el que todos los materiales se queman espontáneamente El tiempo de resistencia al fuego, en muchos reglamentos para edificación, se basa en una prueba del comportamiento al calor según una curva acordada internacionalmente, de tiempo-temperatura definida en la ISO834 (ó [2.]), que no representa ningún tipo de fuego natural.

Se caracteriza por una temperatura ambiente que crece continuamente con el tiempo, pero a una intensidad reducida (Figura 2-2). Esta se ha convertido en una curva estándar que se usa para pruebas de elementos en horno. El valor mencionado del tiempo de resistencia al fuego no indica, por lo tanto, el tiempo real en el que un elemento de un edificio pueda resistir, sino que es una 7 comparación relativa, e indica la severidad del fuego bajo el cual un elemento puede resistir. Esta curva es la que se ha usado en este estudio. 

Existen otros tipos de curvas, que se usarán en función del tipo de fuego que intervenga en la estructura analizada. Se muestran los tres tipos de curvas nominales que se contemplan en la normativa correspondiente, así como otro tipo de curvas llamadas paramétricas ( Figura 2-3 ). Para más detalles véase [2.]. 

Un método alternativo al uso de tiempos de resistencia relacionado con curvas nominales de fuego, que sólo puede usarse directamente con modelos de cálculo de resistencia al fuego, es intentar modelar un fuego natural mediante una curva de fuego “paramétrica” cuyas ecuaciones vienen indicadas en [2.]. 

Esto hace posible modelar de forma sencilla las temperaturas de fuego en la fase de calentamiento y enfriamiento de la etapa posterior al punto de inflamación (sin intentar controlar la fase de crecimiento inicial), y el tiempo en que se alcanza la máxima temperatura. Para ello es necesario conocer: • las propiedades (densidad, calor específico, conductividad térmica) de los materiales alrededor del local , • saber la densidad de carga (combustible) y • las áreas de ventilación, ya sea en paredes o tejado, A la hora de utilizar estos fuegos paramétricos, hay que tener en cuenta que se hace la hipótesis de uniformidad de temperatura en el compartimento de incendio. Por lo cual se debe de limitar su aplicación a áreas de hasta 100 m2 , sin huecos en el techo y con una altura máxima de 4 m. 

Aún presentando estas limitaciones, se trata de un gran paso adelante en la consideración de la naturaleza real de un fuego, sin que requiera complicadas herramientas de cálculo y representan una aproximación más realista que la curva normalizada ISO834. Puede resultar ventajoso, utilizar las curvas paramétricas en casos donde la densidad de los materiales combustibles es baja y donde el uso de curvas nominales de fuego resulta demasiado conservador. Cuando se trabaja con curvas paramétricas aparece el concepto de “tiempo equivalente” el cual sirve para comparar la severidad del fuego, en términos consistentes, y también para relacionar los tiempos de resistencia de los elementos estructurales en un fuego real con su resistencia en un fuego estándar. Se indica el concepto en la Figura 2-4.

Figura 2-4.-Severidad tiempo-equivalente para fuegos naturales según [2.]. 

Este concepto es útil en la aplicación a modelos de cálculo que se basen en la curva estándar de fuego, pero la importancia de utilizar las curvas paramétricas y la temperatura de cálculo resultante de ellas representa una prueba absoluta de resistencia al fuego, mediante la comparación de la temperatura máxima alcanzada por la estructura, con su temperatura crítica, en vez de un asesoramiento de su comportamiento bajo una curva estándar tiempo-temperatura, basada en el ensayo al horno.