PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS
A la hora de construir edificios con estructuras metálicas, una de las preguntas que suelen surgir es ¿cómo protegemos estas estructuras en caso de incendio? y cuál es la resistencia al fuego del acero. En este post hablaremos de los sistemas de protección pasiva que nos permiten garantizar la estabilidad de la estructura metálica en caso de incendio.
Ofreceremos una visión general de los diferentes sistemas que nos permita tener un criterio básico sobre las opciones más adecuadas para cada situación. Es necesario consultar la normativa local de protección contra incendios para cada uno de los casos, así como la documentación de ensayos técnicos de los productos utilizados en la protección estructural.
ESTABILIDAD AL FUEGO DE ESTRUCTURAS METÁLICAS
Conceptos básicos de la resistencia al fuego del acero
Es importante conocer algunos conceptos básicos sobre la estabilidad al fuego de las estructuras metálicas. Me refiero específicamente a las estructuras metálicas, ya que las medidas de protección son diferentes en el caso de estructuras de hormigón o madera.
En general, todas las referencias normativas sobre este tema en diversos países se refieren a los siguientes conceptos:
Capacidad portante – (R, Resistencia): Tiempo en el que se cumple la estabilidad o capacidad portante. Es específico para aquellos elementos que realizan la función portante, como vigas y pilares.
Integridad (EI): Tiempo en que se cumple la estabilidad e integridad al paso de llamas, gases calientes y temperatura. Es específico en elementos separadores no portantes como muros, fachadas, cortafuegos, etc.
Aislamiento (REI): tiempo que se cumple la estabilidad, integridad, aislamiento térmico (similar al concepto de resistencia al fuego, RF) y aislamiento de temperatura. Es específico de elementos separadores que también actúan como elementos portantes, como forjados o muros de carga.
COMPORTAMIENTO DEL ACERO FRENTE AL FUEGO
El acero es un metal que cambia con la temperatura, donde se reducen los valores de resistencia y su límite elástico. Tiene una fase plástica muy importante en la que se deforma mucho antes de romperse.
Para conseguir una adecuada protección del acero frente al fuego debemos conocer:
Temperatura crítica: Este valor suele estimarse en 500 grados centígrados (932 F) para aceros gruesos de las clases 1, 2 y 3. Se considera que a esta temperatura el elemento puede colapsar. En el caso de secciones muy esbeltas, es decir, con gran peralte, la temperatura crítica a considerar a efectos de cálculo será de 350 grados Celsius (662 F).
Estos valores dependerán de la normativa local o estatal para la regulación de elementos de acero en caso de incendio.
Para entender la importancia de conocer la temperatura crítica, tomemos como referencia un incendio provocado por la combustión de madera, papel o plástico, el llamado incendio celulósico, en el que el acero puede alcanzar la temperatura crítica de 500 a 550 grados Celsius (932 F a 1022F) en un intervalo de tiempo de 15 a 20 minutos, momento en el que pierde sus propiedades de estabilidad.
Concepto de factor de forma (masividad): este concepto da lugar a las distintas fórmulas orientativas para calcular el factor de forma en función de la sección geométrica de los perfiles cuando están sin protección.
El análisis de la masividad de una estructura nos permitirá establecer una relación entre la superficie expuesta al fuego y el volumen de la estructura de un edificio. De esta forma, en palabras sencillas, se mide la mayor o menor facilidad que tiene la estructura para verse afectada por la acción del fuego. El nivel de protección contra incendios depende de la masividad. Este factor da la relación entre la velocidad con la que los elementos portantes de un edificio con estructura de acero se calentarán en caso de incendio antes de derrumbarse.
El nivel de protección contra incendios depende de la masividad. Este factor da la proporción de la velocidad con la que los elementos de soporte de un edificio con estructura de acero se calentarán en caso de incendio antes del colapso.
MÉTODOS Y SISTEMAS PARA AÑADIR ESTABILIDAD AL ACERO FRENTE AL FUEGO
Pinturas intumescentes
La pintura intumescente está diseñada para proteger en interiores, aunque, con la aplicación de un esmalte de poliuretano ignífugo específico, podríamos encapsular el producto una vez aplicado y seco; de este modo, puede utilizarse en exteriores, dependiendo de las condiciones ambientales externas.
Su función principal es proporcionar un grado de protección térmica a la estructura, permitiendo retrasar el tiempo en el que alcanza la temperatura crítica y se colapsa. El cálculo de las micras de pintura a aplicar dependerá del factor de forma del elemento.
Existen tres tipos de pinturas intumescentes: al agua, al disolvente e híbridas. Su uso dependerá de las condiciones ambientales y de los niveles de seguridad que queramos alcanzar. Aquí podemos verlo con más detalle:
| Base agua | Base disolvente | Base híbrida |
| Exposición interior | Exposición exterior | Aplicación en el sitio o en taller |
| Aplicación en el sitio | On-site or workshop application | De bajo a cero compuestos orgánicos volátiles (COV) |
| Bajo a cero Compuestos Orgánicos Volátiles (COV) | Larga duración | Resistente a la exposición externa |
| Sin olor | Tolerancia climática | Se aplica una sola capa |
Resistente a los impactos | ||
Olor reducido |
Las principales ventajas de proteger el acero con pinturas intumescentes son:
-Protección eficaz contra el fuego
-Protección contra la corrosión
-Excelente acabado estético
-Facilidad de mantenimiento
-Bajo impacto en el peso de la estructura
Proyectados con mortero
Perlita y vermiculita
El mortero de perlita y vermiculita es un sistema de protección pasiva contra incendios que se aplica a estructuras metálicas, aunque en algunos casos también puede utilizarse en estructuras de hormigón y madera.
La perlita es un material volcánico no tóxico, incombustible y muy ligero que contiene agua en su interior. Cuando se somete a un proceso de trituración y expansión, adquiere un gran volumen con poco peso, disminuyendo la conductividad térmica y acústica.
La vermiculita es un mineral con una estructura laminar en su interior que, al igual que la perlita, contiene agua. Su gran característica es que cuando se calienta a determinadas temperaturas aumenta su volumen y capacidad de expansión de 8 a 20 veces su tamaño original.
La combinación de estos dos componentes da como resultado un mortero seco de grano fino que facilita su manipulación para su aplicación en estructuras metálicas.
Como resultado de una buena aplicación del mortero de perlita y vermiculita, la estructura obtiene, además de protección contra el fuego, un buen aislamiento térmico y acústico.
Lana de roca
Los morteros a base de lana de roca son todos aquellos compuestos por partículas de lana mineral de roca basáltica, ligantes hidráulicos inorgánicos y aditivos antipolvo.
Desde hace muchos años, los morteros de lana de roca se fabrican sin utilizar amianto ni ningún otro tipo de producto tóxico.
Tiene un aspecto gris rugoso de color claro que, una vez fraguado, puede pintarse con cualquier capa de pintura plástica o acrílica para mejorar su estética si es necesario.
Entre sus principales características destacan su baja densidad (200 a 300 kg/m3 o 12,5 lb/ft3 a 19 lb/ft3), su baja conductividad térmica, su buen comportamiento acústico y su combustibilidad tipo A-1, una de las mejores en cuanto a clasificación de materiales.
Placas
Paneles Rígidos y Semirrígidos
Estos sistemas están formados por paneles rígidos y semirrígidos de fibras minerales o fibrosilicato recubiertos de material incombustible por una o ambas caras, sellados con masilla incombustible en el momento de su instalación para garantizar su ignifugación.
Permite crear barreras pasivas muy sencillas de instalar, ya que se pueden cortar y moldear fácilmente. El panel es autoportante, lo que significa que no necesita ninguna estructura auxiliar para su montaje, siendo adaptable a diferentes formas. También es un sistema muy sencillo para cubrir los conductos de ventilación del edificio.
Una de las principales ventajas de este tipo de solución es que es mucho más limpio a la hora de trabajar en obra, y su acabado final tiene un aspecto estético mucho mejor.
Algunas de las ventajas de este sistema son
-Excelente resistencia a la humedad y a la condensación
-Buena impermeabilización
-Resistencia a los agentes químicos
-Resistente a la putrefacción, moho, hongos y bacterias
-No es higroscópico y es muy estable a altas temperaturas.
CONCLUSIÓN SOBRE LA PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS DE LAS ESTRUCTURAS METÁLICAS
La protección del acero contra las condiciones de aumento de temperatura debidas a la exposición al fuego tiene como objetivo retrasar el tiempo de colapso de la estructura. Es decir, no será posible tener estructuras 100% resistentes al fuego ya que, como cualquier material, la temperatura puede llegar a un punto en el que se colapse, pero el objetivo de los sistemas de protección mencionados anteriormente es proporcionar el tiempo suficiente para una evacuación segura de los usuarios del edificio.
Conociendo estos conceptos críticos de temperatura crítica y factor de forma o masividad, así como la finalidad del inmueble, podremos seleccionar el sistema de protección más adecuado para nuestro edificio, ya sean pinturas intumescentes, mortero proyectado o sistemas de forjados.
Debemos tener en cuenta que el nivel de seguridad para un almacén de productos metálicos no es el mismo que el aplicado a los almacenes de una empresa que fabrica papel, ya que este último presenta un mayor riesgo de combustión y propagación. Del mismo modo, no podemos aplicar los mismos criterios a una fábrica que a un edificio con gran afluencia de personas, como un hospital, un centro comercial o un aeropuerto.
Todo ello se definirá en los códigos o normativas locales o estatales sobre medidas de protección de edificios con estructuras metálicas en caso de incendio.
Para terminar, a continuación se presenta una tabla comparativa de los tres sistemas mencionados:
| Pinturas intumescentes | Proyección de mortero | Placas |
| Económico | Bajo coste | Resistente a la humedad |
| Mantiene la estética del edificio | Útil si lo estético no es importante | Puede aplicarse pintura si lo estético es importante |
| Añade un peso mínimo a la estructura | Ventajas acústicas | Fácil de instalar |
| Aplicación sencilla | Puede aplicarse pintura si lo estético es importante | Los factores ambientales no interrumpen la instalación |
| Corto tiempo de aplicación | ||
| Fácil de aplicar en estructuras complejas |
Descargo de responsabilidad: Esta entrada del blog no pretende ser una guía ni un consejo sobre el uso e instalación de materiales de construcción y nunca debe tomarse como tal. Todo uso e instalación de materiales de protección contra incendios o de cualquier otro tipo de materiales, productos y equipos de construcción debe realizarse bajo la supervisión de un profesional cualificado y acreditado en su localidad.
