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Estadísticas
Las estadísticas del Instituto de Defensa Civil (Indeci) registran que entre 2003 y 2015 se registraron, a nivel nacional, 17,903 incendios urbanos e industriales, de los cuales 2,723 (15%) ocurrieron en Lima. Según estos datos, en el Perú ocurren en promedio 17.5 incendios por mes.
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Etapas de un incendio
Un incendio tiene etapas. Comienza con la ignición, sigue el crecimiento, desarrollo y declinación, tal como se muestra en el siguiente gráfico:
MB Construcción
La Curva de Fuego ISO 834 (color rojo) muestra el incremento de temperatura en el tiempo durante un incendio confinado. La curva de color azul es un ejemplo de un fuego real.
Mercor Tecresa, Curvas de fuego
Las etapas y sus principales características son:
La Curva de Fuego ISO 834 (color rojo) muestra el incremento de temperatura en el tiempo durante un incendio confinado. La curva de color azul es un ejemplo de un fuego real.
- Ignición
La fuente de ignición en presencia de combustible y oxigeno puede tener múltiples formas. El inicio de la combustión puede ser muy rápido, como en gases y vapores; moderado, como en una fogata; o muy lento, como un fuego sin llama.
Josefa Suárez Rivas, “Plan de evacuación”.
- Crecimiento
Con la reacción en cadena el fuego se autosostiene y puede crecer rápidamente; aumenta el calor y se propaga hacia más materiales combustibles, incluyendo los de alta temperatura de ignición.
En áreas cerradas se genera el “flash over” cuando los combustibles se calientan hasta su temperatura de ignición, generando una rápida propagación en el recinto a través de las llamas.
- Desarrollo
Después del “flash over” el fuego se desarrolla con menor incremento de temperatura, y sigue creciendo con posibilidad de propagarse a propiedades colindantes.
- Declinación
Al final, el fuego se termina por falta de combustible u oxígeno. En áreas cerradas una lenta combustión sin llama puede mantenerse durante horas. Si ingresa la concentración de oxígeno necesaria, a través de una puerta abierta o ventana rota, la combustión reinicia explosivamente, en el fenómeno denominado “back draft”.
- Ignición
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Normativa Nacional
El Capítulo III de la Norma A.130 del Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE) clasifica las edificaciones en tres tipos, según la resistencia mínima al fuego:
- Resistentes al Fuego
Cuatro horas para estructura y muros exteriores, y dos horas para tabiquería interior no portante y techos.
- Semirresistentes al fuego
Dos horas para la estructura y muros exteriores, y una hora para tabiquería interior no portante y techos.
- Incombustible con Protección
Dos horas para muros exteriores, una hora para techos y tabiquería interior.
El Artículo 47 de la referida norma detalla el tiempo de resistencia al fuego en función al espesor del recubrimiento de concreto para elementos estructurales como vigas, columnas o armaduras; pisos, techos y cielos rasos; y paredes y tabiques.
Por ejemplo, una columna de acero recubierta con concreto de espesor 2 ½”, 1 ½” o 1” tendrá resistencias de 4, 2 y 1 horas, respectivamente.
Josefa Suárez Rivas, “Plan de evacuación”.
- Resistentes al Fuego
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Normativa Internacional
La norma NFPA 500 “Building Construction and Safety Code” clasifica cinco tipos de edificaciones:
Tipo 1
Con elementos incombustibles con resistencia al fuego, como acero o concreto, incluso en pisos, techos y separaciones internas.
Tipo 2
Con elementos incombustibles (incluyendo separaciones internas) sin resistencia al fuego, o de menor resistencia a los del Tipo 1.
Tipo 3
De construcción ordinaria, generalmente hasta seis niveles, con muros exteriores incombustibles o fuego resistentes y separaciones internas combustibles.
Tipo 4
Columnas, vigas, pisos y techos de madera sin protección ignífuga, y muros exteriores de albañilería.
Tipo 5
Elementos estructurales de madera, con o sin protección ignífuga.
La norma NFPA 220 (tabla 4.1.1) indica la resistencia al fuego (horas) para elementos estructurales, como muros de carga, columnas, vigas, pisos y techos.
A los cinco tipos de edificaciones se agregan tres números arábigos; por ejemplo: Tipo 1 (442), Tipo II (111), o Tipo III (200), que indican el tiempo de resistencia al fuego (en horas), de tres elementos estructurales:
- Primer número: Muros exteriores.
- Segundo número: Columnas y vigas.
- Tercer número: Pisos.
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Carga de fuego
En el Sistema Americano la carga de fuego es la máxima severidad de un fuego al cual están expuestos los elementos de una edificación. Se expresa en peso de materiales combustibles por unidad de área (lb/pie2 o kg/m2), o en energía (calor) por unidad de área (Btu/pie2, o MJ/m2).
El siguiente gráfico muestra el peso por unidad de área de combustibles ordinarios (Clase A) requeridos para generar fuegos de diferente duración, en aproximación a la curva ASTM E 119 de temperatura – tiempo.
Por ejemplo, una carga de fuego de 49 kg/m2 de combustibles ordinarios tendría una hora de exposición.
Para convertir los kg/m2 a MJ/m2 se consideran 18.6 MJ/kg para materiales combustibles y 37.1 MJ/kg para líquidos inflamables. Para plásticos se considera:
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Ensayos de Fuego
Los ensayos para determinar la resistencia al fuego siguen la curva temperatura - tiempo de la norma ASTM E 119 (NFPA 251, UL 263). Esta curva es considerada apropiada en la mayoría de escenarios, incluyendo fuegos piscina de hidrocarburos o fuegos con rápido incremento de temperatura.
La norma ASTM E 119 define el tiempo de resistencia al fuego de elementos desde el inicio del fuego hasta la ocurrencia de una falla:
- Muros Exteriores
La resistencia al fuego en muros depende del tipo de material y del espesor.
Foto: minuto corp.
Los ensayos en muros exteriores se realizan en un horno, con una de las caras expuesta a los quemadores.
El muro falla cuando en la cara no expuesta el promedio de lectura de todas las termocuplas excede la temperatura inicial más 139°C; o cuando la lectura de cualquier termocupla excede la temperatura inicial más 181°C.
Las fracturas o colapso también son fallas, aunque el incremento de temperatura suele ocurrir antes.
Foto: Mercortecresa
En muros de una hora o más de resistencia al fuego se aplica inmediatamente un chorro de agua con manguera. Se considera falla si se forma una abertura que permite el paso del agua a través de la cara no expuesta.
Las paredes de albañilería no requieren ensayos, porque la resistencia al fuego se calcula mediante el método de espesor equivalente.
En el siguiente gráfico se observa la resistencia a la compresión del concreto en función a la temperatura de exposición. A los 700 ºC y 950 ºC pierde cerca del 50% y el 90% de resistencia, respectivamente (Fuente: Ingenierodelacrisis).
A partir de 300 ºC queda expuesto el acero del refuerzo debido al descascaramiento o “spalling”, que se puede reducir pinturas ignífugas o recubrimiento con morteros.
Foto: Ingeniería en Obras Civiles, PVP
- Columnas
En las columnas de acero la resistencia al fuego aumenta en proporción directa al espesor del acero; mientras que en las columnas de concreto reforzado la resistencia está en función al área de la sección transversa y al espesor de concreto que recubre el acero. Otros tipos de protección son los recubrimientos mediante morteros o pinturas con tratamiento ignífugo.
En el ensayo las columnas se exponen a quemadores en todas las caras. Se considera falla cuando la lectura promedio de las termocuplas en el acero supera 538°C, o cuando la lectura de una termocupla excede 649°C. En un incendio normalizado los 538 ºC se alcanzan en 5 minutos. Para columnas no se requiere la prueba de chorro de agua con manguera.
Ingemecánica: Comportamiento del Acero con la Temperatura
Expuesto al calor el acero se expande, pierde resistencia y trasmite calor, con colapso de la edificación.
Foto: peritararquitectura Foto: propia
- Pisos y Techos
Los ensayos para pisos y techos usan hornos con quemadores por debajo. Se considera falla cuando en la cara no expuesta el promedio de lectura de todas las termocuplas excede la temperatura inicial más 139°C; o cuando la lectura de cualquier termocupla excede la temperatura inicial más 181°C.
La resistencia del concreto pretensado está en función a la sección trasversal del elemento y al recubrimiento de concreto sobre los cables pretensados. Al igual que los muros, el concreto pretensado se descascara (spalling), exponiendo los cables de acero.
- Vigas
Las vigas de acero y de concreto reforzado con acero pueden tener dos tipos de resistencia al fuego: una temperatura crítica y otra temperatura que produce la expansión y colapso. Para vigas no se requiere la prueba de chorro de agua con manguera.
- Muros Exteriores
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Carga de fuego
- FM Global Property Loss Prevention Data Sheets: 7-0 “Causes and effects of fires and explosions”.
- FM Global Property Loss Prevention Data Sheets: 1-1 “Firesafe Building Construction and Materials”.
- FM Global Property Loss Prevention Data Sheets: 1-21 “Fire Resistance of Building Assemblies”.
- NFPA 251: “Standard Methods of Tests of Fire Resistance of Building Construction and Materials”.
- NFPA 5000: “Building Construction and Safety Code”.
Riesgos Patrimoniales
Artículo de Interés
