propuesta de apendice del rpicm sobre

PROPUESTA DE APÉNDICE DEL REGLAMENTO DE PREVENCIÓN DE
INCENDIOS DE LA COMUNIDAD DE MADRID
Propuesta de Apéndice - 9
SISTEMAS DE CONTROL DE CALOR Y HUMOS
Requisitos y métodos de cálculo y diseño para
proyectar un sistema de admisión de aire
y de extracción de calor y humos
(SAAECH)
Pag.: 1
INDICE
Contenidos
Página
1 Introducción
4
1.1 Preambulo
4
1.2 Objetivos
4
1.2.1 Protección de los medios de evacuación (seguridad de las vidas)
5
1.2.2 Control de la temperatura de los gases
5
1.2.3 Ayuda a las operaciones de lucha contra incendios
6
1.2.4 Protección de las propiedades
6
1.2.5 Despresurización
7
1.2.6 Otros objetivos y formas de evacuación y/o control de humos 7
1.2.7 Otros métodos de diseño
8
1.3 Fundamentos básicos y filosofía de diseño
8
1.3.1 El desarrollo del incendio y la producción de humos
8
1.3.2 El flujo de los gases de los humos y los factores que influyen en
el funcionamiento del sistema
12
1.3.3 El modelo de incendio de diseño
13
1.4 Aplicaciones
14
16
Referencias normativas
2
3 Términos, definiciones, símbolos y unidades
4
5
6
17
3.1 Términos y definiciones
17
3.2 Símbolos y unidades
23
32
Requisitos generales
4.1 Objetivos del diseño
32
4.2 Fiabilidad
33
4.3 Utilización combinada de aireadores naturales y mecánicos
34
4.4 Secuencia de funcionamiento de los mecanismos que comprende un
SAAECH simple
34
4.5 Interacciones entre las distintas zonas de humos de un edificio
35
4.6 Protección con rociadores
37
38
Procedimiento requerido de cálculo
5.1 Generalidades
38
5.2 Regiones de diseño
38
5.3 Etapas adicionales en el cálculo
39
5.4 Compatibilidad
41
5.5 Modelos de zona basados en ordenador
41
42
Requisitos de ejecución
6.1 El incendio como una base para el diseño
42
6.2 Penacho que asciende directamente desde el incendio hasta el
interior del depósito de humos
45
6.3 Flujo de gases de humos calientes desde un recinto de incendio hacia
un espacio adyacente
47
6.4 Flujo de los gases de los humos bajo un voladizo saliente más allá de
la ventana o abertura de una habitación de incendio
48
Pag.: 2
6.5 El derrame del penacho de humos
6.6 El depósito de humos y los aireadores
6.7 Influencias externas
6.8 Admisión de aire (aire de reemplazamiento)
6.9 Cortinas para humos colgando-libres
6.10 Techos suspendidos
6.11 Despresurización de atrios
50
55
58
62
66
67
68
72
7 Interacción con otros sistemas del edificio
7.1 Rociadores
72
7.2 Sistemas de detección de humos e incendios
73
7.3 Sistemas de presión diferencial
75
7.4 Aviso al público y sistemas orales de alarma
76
7.5 Alumbrado y señalización
76
7.6 Sistemas controlados por ordenador
76
7.7 Calefacción, ventilación y aire acondicionado (CVAA)
77
7.8 Sistemas de seguridad
78
80
ANEXOS
Anexo A (informativo) Valores por defecto de tasas de calor liberado
82
Anexo B (informativo) El derrame del penacho de humos directamente
desde el incendio dentro de un depósito de humos83
Anexo C (informativo) Flujo de los gases calientes de los humos desde la
habitación del incendio, dentro de un espacio
adyacente 89
Anexo D (informativo) Flujo de gases calientes bajo un sofito o vuelo que
se proyecta más allá de la abertura o ventana de un
recinto de incendio
93
Anexo E (informativo) El derrame del penacho o columna de humos 98
Anexo F (informativo)
El
depósito de humos y los aireadores
142
Anexo G (informativo) Influencia de las zonas de sobrepresión y/o las
zonas de succión sobre un SAAECH 148
Anexo H (informativo) Desviación de las cortinas de humos colgadas-libres 151
Anexo I (informativo)Cámara plenum 156
Anexo J (informativo)
Despresurización del atrio 158
Anexo K (informativo) Interacción de los rociadores, SAAECH y las
acciones de la lucha contra incendios
166
Anexo L (informativo) Efecto de la capa flotante de un depósito de
humos sobre la presión mínima requerida para un
sistema de presión diferencial 168
Bibliografía 171
Pag.: 3
1
Introducción
1.1 Preambulo
El presente apéndice ha sido desarrollado por el grupo de trabajo encargado del
seguimiento del R.P.I.C.M.-99 a fin de ayudar a los técnicos redactores de los
proyectos en la aplicación de los nuevos conceptos introducidos por dicho
Reglamento en relación con el “Control de humos y temperatura” aplicable a los
“Recintos de gran volumen” (polideportivos, naves industriales y almacenes,
centros comerciales y otros edificios singulares con “atrio” y similares).
Este apéndice es el resultado de una combinación de los conceptos de diseño
esenciales de la futura prenorma europea PrEN-12101, en especial de su Parte 5,
con otros conceptos o recursos de las norma inglesa BS-5588 e informes de la
F.R.S., así como de la norma belga NBN.S.21-208-1, con el fin de proporcionar
facilidades a los técnicos en el sentido de que puedan en cada caso concreto, hacer
uso indistintamente de métodos de cálculo gráfico, analítico y/o tablas.
Este apéndice no excluye la opción de utilizar otros métodos alternativos o nuevas
técnicas (p.e. dinámica de fluidos por ordenador) cuando sea aporpiado y siempre
que sean aprobadas por el órgano que tenga otorgadas las competencias en materia
de Prevención de Incendios.
1.2 Objetivos
El objetivo del presente apéndice es el de proporcionar a las personas responsables
del diseño de un edificio, un método apropiado de análisis y cálculo para determinar
las necesidades y requisitos de uno o varios Sistemas de Admisión de Aire y de
Extracción de Calor y Humos (que en lo sucesivo denominaremos “SAAECH”)
para dicho edificio, a fin de ejercer el oportuno control sobre los humos y gases de la
combustión generados en los casos más desfavorables de los incendios previsibles,
así como sobre la temperatura de los mismos, con miras a alcanzar parcial o
totalmente los siguientes efectos:
- Mantener los caminos de acceso y de evacuación libres de humos, bien
por que se reduce o se impide la penetración de los humos en los mismos
o bien, por que se genera en determinadas zonas del recorrido una capa
libre de humos, al mantener los humos por encima de una determinada
cota segura;
- Facilitar las operaciones de lucha contra el incendio al generarse en el
recinto del mismo la capa libre de humos antes mencionada;
- Controlar la potencia térmica de los humos, reduciendo el riesgo de la
combustión súbita generalizada (flashover) y el desarrollo total del
incendio;
Pag.: 4
- Reducir el efecto térmico sobre los elementos de la estructura portante del
edificio así como sobre otros componentes de la construcción (vidrios,
puertas, etc.);
- Proteger los equipamientos y los mobiliarios, enseres y accesorios;
- Reducir los daños causados por los gases calientes y por la
descomposición térmica de los productos.
En esencia por lo tanto, un SAAECH es una instalación que dispone de un conjunto
de aberturas para la evacuación de los humos y gases calientes de la combustión de
un incendio y, en su caso, de aberturas de admisión de aire limpio, dimensionadas
de manera que en los casos de incendios previsibles más desfavorables, se genere
una capa libre de humos por encima del nivel del piso del incendio, a la par que se
mantiene la temperatura media de los humos dentro de unos niveles aceptables, de
modo que se mejoran las condiciones de seguridad en la evacuación y/o rescate de
personas y animales y la protección de las propiedades y enseres del edificio, así
como de los elementos estructurales del mismo, permitiendo que el incendio sea
combatido mientras todavía se encuentra en un estado semejante al de sus etapas
iniciales.
El uso de estos sistemas para crear zonas libres de humo debajo de una capa
flotante de éstos está siendo cada día más difundido. Está muy ampliamente
comprobada su importancia en la ayuda a la evacuación de la gente desde los
edificios, reduciendo los daños del incendio y los costos por la evacuación del humo,
facilitando la lucha contra incendios, reduciendo la temperatura en los techos y
retardando el desarrollo y propagación del incendio. Para obtener estas ventajas, es
esencial que los aireadores de extracción de humos y calor funcionen perfecta y
fiablemente siempre que se les requiera y durante su vida instalados. Un SAAECH
es un esquema de equipos de seguridad destinado a llevar a cabo un papel positivo
en una emergencia de incendio.
Por todo ello, un SAAECH se proyectará y dimensionará para alcanzar uno o varios
de los siguientes objetivos:
1.2.1 Protección de los medios de evacuación (seguridad de las vidas)
Un enfoque utilizado corrientemente para proteger los medios de evacuación es
alcanzar una altura libre de humos deseada, por debajo de la capa de humos. El
propósito del SAAECH es permitir el uso continuado de las rutas de evacuación que
están en el mismo espacio que el incendio (los casos incluyen tiendas cerradas,
centros comerciales y atrios). La flotabilidad térmica del humo forma una capa
debajo del techo. El humo extraído (utilizando aireadores de extracción de humos
naturales o mecánicos) se calcula en cantidad suficiente para mantener el humo a
una altura segura por encima de las cabezas de la gente que utiliza las rutas de
evacuación, incluso mientras el incendio está todavía en plena fase de combustión.
1.2.2 Control de la temperatura de los gases
Cuando la altura de aire limpio por debajo de la capa de humos térmicamente
flotante no es un parámetro de diseño crítico, es posible utilizar el mismo
Pag.: 5
procedimiento de cálculo (fórmulas) que en 1.2.1 para unos fines diferentes. La
extracción de humos puede diseñarse para alcanzar (para un tamaño de incendio
específico), un valor determinado de la temperatura de los gases en la mencionada
capa flotante. Esto permite
el uso de materiales que de otro modo resultarían dañados por los gases calientes.
Un ejemplo típico es cuando una fachada de un atrio tiene un tipo de acristalamiento
que no es resistente al fuego, pero del que sabemos que es capaz de soportar
temperaturas de los gases por debajo de un valor especificado. La utilización de un
SAAECH con “control de la temperatura de los gases” en tal caso podría, por
ejemplo, permitir la adopción de una estrategia de evacuación de las plantas altas
separadas del atrio solamente por dicho tipo de acristalamiento.
1.2.3 Ayuda a las operaciones de lucha contra incendios
En orden a tratar con eficacia un incendio en un edificio por los bomberos, es
necesario para ellos en primer lugar llevar sus utensilios de incendios a las entradas,
dándoles acceso al interior del edificio. Entonces necesitan trasladarse a sí mismos y
sus equipos desde este punto al escenario del incendio.
En edificios muy extensos y en complejos multi-planta esto puede ser largo e implica
recorrer los niveles superiores o inferiores. Incluso en edificios de planta-simple el
bombero necesitará dentro, entre otras cosas, un suministro adecuado de agua y
suficiente presión para permitirle enfrentarse con el incendio.
La presencia de calor y de humos puede también entorpecer y retrasar seriamente
los esfuerzos de los bomberos para efectuar rescates y llevar a cabo las operaciones
de lucha contra incendios. Las previsiones de los sistemas de evacuación de calor y
humos requeridas para ayudar a los medios de evacuación o para proteger las
propiedades, ayudarán también a la lucha contra incendios. Es posible diseñar un
SAAECH similar a los de 1.2.1 para proporcionar a los bomberos una región de aire
limpio debajo de la capa flotante de humos, y permitir que ellos encuentren el
incendio y luchen con él más fácil y rápidamente. Los diseños de “Control de la
temperatura de los gases” resultarán de menor beneficio dado que el adiestramiento
y los equipos especiales de los bomberos, les permiten soportar razonablemente
condiciones mas severas que las requeridas para otras personas.
Este apéndice no incluye ningún requisito funcional específico para parámetros clave
de diseño donde el objetivo primario del SAAECH sea ayudar a la lucha contra el
incendio. Tales requisitos funcionales deberán ser acordados con el órgano
competente en materia de Prevención de Incendios para el edificio en cuestión y/o,
en su caso, con los responsables del Servicio Contra Incendios.
NOTA: Hay que hacer notar, sin embargo, que los procedimientos de
cálculo expuestos en los anexos de este apéndice, pueden ser
utilizados para diseñar un SAAECH, donde haya sido acordado
cualquier tipo de requerimiento.
Pag.: 6
1.2.4 Protección de las propiedades
Las aberturas para extracción de humos no pueden por sí mismas impedir el gran
desarrollo de un incendio, pero sí garantizarán que un incendio en el espacio
ventilado tenga un abastecimiento continuo de oxigeno para mantener su desarrollo.
Esto significa que los aberturas para extracción de humos pueden proteger las
propiedades especialmente por que permiten que la intervención activa del servicio
de incendios sea más rápida y más eficaz. La protección de las propiedades se
contemplará, por lo tanto, como un caso especial de 1.2.3. Dependiendo de los
materiales presentes, una filosofía de diseño de protección de las propiedades
puede basarse en mantener la capa caliente de humos flotantes suficientemente
alejada por encima de los materiales sensibles (similar en principio a 1.2.1), o en
mantener la temperatura media de la capa de humos por debajo de una temperatura
crítica (similar a 1.2.2). En ambos casos el requisito funcional para los parámetros
clave en los que se basa el diseño, no necesita ser el mismo que donde el propósito
primario es la seguridad de las vidas. Esto dependerá de las circunstancias de
aplicación en cada caso. Como en 1.2.3, estos requisitos funcionales clave
necesitan ser acordados con todas las partes pertinentes interesadas. Pueden
utilizarse para diseñar el SAAECH los procedimientos de cálculo de los anexos de
este apéndice.
1.2.5 Despresurización
Cuando una capa de humos es muy profunda y las plantas adyacentes a la capa
están relacionadas con ella por pequeñas aberturas (p.e. rendijas de puertas,
pequeñas rejillas de ventilación en paredes, etc.) es posible impedir el paso del
humo a través de las pequeñas aberturas, reduciendo la presión de los gases en la
capa de humos. Este planteamiento se conoce con el nombre de
“despresurización”, y en la forma descrita se utiliza principalmente para edificios
con atrio. El fin primordial de la técnica es impedir la entrada de humo dentro de los
espacios adyacentes al atrio, y no proporcionar protección al propio atrio. El nombre
mas corriente dado a esta técnica es “despresurización de atrios”.
El diseño de despresurización de atrios establece requisitos adicionales en el diseño
del SAAECH instalado en el atrio. Estas requisitos se facilitan en el apartado 6.11.
1.2.6 Otros objetivos y formas de evacuación y/o control de humos
Hay que hacer notar que el término “evacuación de humos” ha sido aplicado muy
frecuentemente en el pasado por otras filosofías de diseño con otros objetivos;
ninguna de las siguientes está cubierta por este apéndice:
- Disipación de humos, cuando el humo se extrae de un edificio después de
que el incendio ha sido suprimido mediante la apertura de los huecos
normales del edificio;
- Ventilación forzada, cuando el viento o un ventilador mecánico inducen
corrientes de aire arrastrando el humo a través y fuera del edificio,
además normalmente forma parte del procedimiento operacional de lucha
contra el incendio;
- Ventilación de escaleras, que normalmente representa una aplicación
especial de disipación de humos y la cual no necesariamente protege el
uso continuado de la escalera.; y
Pag.: 7
- Presurización, cuando se inyecta aire en una vía de evacuación (escalera
o pasillo) para mantener fuera los humos por presión diferencial. Este
procedimiento se aborda en el Apéndice 10 de este Reglamento.
1.2.7 Otros métodos de diseño
Se podrá hacer uso de otros procedimientos de diseño distintos a los expuestos en
este apéndice siempre que estén debidamente justificados tanto los métodos como
su necesidad y, sean aprobados por el órgano que tenga otorgadas las
competencias en la materia de Prevención de Incendios.
1.3 Fundamentos básicos y filosofía de diseño
1.3.1 El desarrollo del incendio y la producción de humos
En la mayoría de los casos, podemos asumir que una habitación (compartimento) de
incendio se encontrará en combustión en uno de los dos estados siguientes:
(a) Incendio en estado de capa – combustible controlada
Cuando la tasa de combustión, la producción de calor y el desarrollo del incendio
dependen de la cantidad de combustible ardiendo, no estando implicados en
general todos los productos combustibles del recinto. En la mayor parte de los
edificios sencillos se suele presentar el estado de incendio “normal”, y en este
estado, es cuando el incendio es todavía lo bastante pequeño para que el control
de humos tenga éxito.
(b) Incendio en estado de ventilación controlada
Cuando todos los productos combustibles del recinto están involucrados, la tasa
de combustión, la producción de calor, etc. dependen de la cantidad de aire
disponible en el compartimento de incendio (asumiendo que los sistemas de
ventilación mecánica están inactivos).
La cantidad de humos producida (e.d. el valor de la masa de gases circulante) en y/o
desde el recinto, y la energía (flujo de calor) contenidos allí dentro son diferentes
para cada uno de estos estados. Es por tanto importante identificar el posible estado
para el que se aplica un SAAECH, con el fin de poder determinar la masa de los
gases que circulan y el flujo de calor dentro de los humos.
En consecuencia es esencial conocer los mecanismos básicos que controlan la
situación de un incendio. Una relación paso a paso del desarrollo de un incendio
puede ser la siguiente:
1 El incendio se inicia por una aportación excepcional de energía
(intencionada o fortuita) sobre algún material combustible; su tasa de
desarrollo depende de los materiales implicados. En la mayoría de los
recintos habituales hay suficiente oxígeno para mantener la combustión
durante los primeros minutos, y el desarrollo del incendio y la producción
de humos está controlada por la cantidad y el tipo de combustibles
implicados, es decir, el incendio está en un estado de capa–combustible
controlada.
Pag.: 8
2 El humo desde el incendio asciende en una columna hacia el techo.
Según asciende la columna, el aire va penetrando en ella, incrementando
el volumen de humos y reduciendo su temperatura. El humo se extiende
radialmente bajo el techo y forma un estrato con una profundidad hasta
que el recinto empieza a llenarse. Si el recinto está abierto a un espacio
adyacente o a un atrio, entonces los gases fluyen inmediatamente hacia
fuera al alcanzar la abertura. Si el compartimento está acristalado o la
abertura tiene un dintel o cuelgue estructural, entonces el estrato de
humos se hace mas profundo de manera constante. Si el estrato de
humos llega a ser muy profundo, hay poca altura libre de humos antes de
que el penacho de humos ascendente alcance el nivel de la capa de
humos, por lo que la entrada de aire fresco en el penacho de humos llega
a ser escasa, con el resultado de que la temperatura del estrato de humos
se incrementa con su profundidad uniformemente para un incendio
regular. La mayoría de los incendios continuarán haciéndose más grandes
con el crecimiento de la profundidad del estrato, reforzándose este efecto.
3 Una placa de vidrio de 6 mm de espesor puede destruirse cuando se
expone al calor de los gases a una temperatura tan baja como 100 ºC
sobre la temperatura ambiente. De modo que, una vez que esta
temperatura se ha sobrepasado, hay un incremento de las probabilidades
de que el vidrio se fracture. Si el recinto tiene instalación de rociadores y
el agua pulverizada alcanza al vidrio, el calentamiento localizado del
mismo por radiación desde el fuego y por la temperatura de la capa de
gases, combinado con el enfriamiento brusco debido al agua pulverizada,
incrementará las probabilidades de rotura del cristal. El humo y los gases
calientes fluirán entonces rápidamente a la atmósfera, o entrarán en el
espacio adyacente o, en su caso, al atrio, o ambas cosas, dependiendo
de la naturaleza del recinto y su posición relativa en el edificio, el tamaño
y posición del incendio en el recinto, y la resistencia de los distintos
sistemas de acristalamiento. Si los humos del incendio pueden ser
descargados hacia el exterior, fortuita o deliberadamente, entonces la
amenaza al espacio adyacente o a los otros niveles del edificio vía atrio se
reduce tremendamente.
Habrá casos, sin embargo, en los que los humos del incendio se
descargarán todos ellos fluyendo dentro del espacio adyacente o dentro
del atrio, y este será generalmente el peor escenario de diseño. A partir
de este momento, seguirán circulando horizontalmente hasta formar una
capa o depósito de humos en el espacio adyacente o, si encuentran una
abertura en el forjado (caso de un atrio), se derramarán en una columna o
penacho ascendente de humos hasta alcanzar el techo o cubierta del atrio
o un plano horizontal más elevado, donde formará a su vez un estrato o
depósito de humos o seguirán circulando horizontalmente.
Hay tal cantidad de aire ambiente en el penacho o columna de humos y,
por tanto, en la masa de los humos que, salvo que el incendio se cierre en
sí mismo dentro del propio recinto, la masa de los gases desprendidos por
los materiales al quemarse es despreciable frente a la masa total de los
humos y,
Pag.: 9
se puede asumir que la masa de los humos producida en el
compartimento es, en primera aproximación, igual a la masa de aire
absorbida a causa de la depresión generada (efecto venturi) en todo el
perímetro del penacho ascendente de los gases calientes y, el calor de los
humos, puede asegurarse que corresponde a este aire calentado, (ver
figura 1.1).
Dintel
Mw
Absorción
de
aire
Absorción
de
aire
Dw
H
Y
Superficie del incendio Af
Perímetro P - Altura libre del penacho Y
Figura 1.1: Descarga de los humos de un incendio en estado de capa-combustible
controlado, en un espacio adyacente o en un atrio.
4 Inicialmente el volumen de humos que circula estará controlado por la
capa o la superficie combustible, como se ha mencionado anteriormente.
Sin embargo, la geometría de la abertura sobre el espacio adyacente o
sobre el atrio tiene un efecto decisivo. Si el incendio crece mucho en
comparación con la superficie de la abertura, el aire suministrado al
incendio es insuficiente y éste es “ahogado”, dando lugar con ello a una
combustión deficiente.
5 Esto conduce a una situación donde a causa de la incapacidad del recinto
para descargar los gases eficazmente debido a la restricción de la
superficie de la abertura disponible, se da lugar a favorecer que el estrato
se haga más profundo, lo cual, combinado con el incremento de la
superficie del incendio, produce el ascenso de la temperatura del estrato
de humos. Una vez que la temperatura de la capa alcanza
aproximadamente 600 ºC, en la mayoría de los casos entonces, la
radiación hacia abajo desde la capa de los gases de los humos es
suficiente para causar la descomposición térmica de los restos de
materiales combustibles del compartimento y en consecuencia su auto ignición (ver figura 1.2). Si hay suficiente combustible en el interior del
compartimento, cuando todo él llegue a estar involucrado, la temperatura
del estrato ascenderá rápidamente a la temperatura de la llama, muy
aproximadamente 1273 ºK (1000 ºC). La tasa de combustión, el calor
producido y la masa de humos que circula saliendo del compartimento,
dependen ahora fundamentalmente de la geometría de la abertura, es
decir, el incendio ha alcanzado el estado de ventilación-controlada, (ver
figura 1.3).
Pag.: 10
6 La transición desde el incendio en estado de capa-combustible controlada
con un estrato de humos a 600 ºC a la condición de ventilación controlada es muy rápida, y puede quedar reducida solamente a unos
pocos segundos. Esta condición es normalmente conocida como
“combustión súbita generalizada” o “flashover”.
T = 873 ºK
Entrada
de aire
Radiación de calor
Figura 1.2: El comienzo de la “combustión súbita generalizada” o “flashover”
7 Puede haber una situación intermedia en la cual el recinto no está
realmente en flashover, si no que simplemente el incendio ha crecido
hasta abarcar toda la superficie del compartimento, pero la cantidad de
aire para mantener la combustión ahora es adecuada, aunque la
superficie disponible para la entrada de aire solamente sea la anchura de
la abertura (como equivalente al perímetro del incendio para un incendio
en estado de capa–combustible controlada). Esta condición es conocida
como “incendio de gran-abertura, totalmente-involucrado”.
T = 1273 ºK
Figura 1.3: Incendio en estado de “ventilación–controlada” o “gran-abertura
totalmente-involucrado”
Pag.: 11
8 Hay muchos y muy diversos factores que definen y determinan la
condición predominante, incluyendo el tipo y disposición de materias
combustibles, la dimensión del recinto y las dimensiones de las aberturas
de ventilación. Pueden no obstante reducirse en la mayoría de los
compartimentos a dos parámetros principales:
Aw . H
Es la superficie de la abertura al espacio adyacente o al atrio
(A w) , multiplicada por la raíz cuadrada de su altura;
Af
Es la superficie del incendio.
Nota: Ambas condiciones o estados, de incendio de gran-abertura
totalmente-involucrado y de incendio con ventilación-controlada darán
lugar, casi con toda seguridad, a llamas dentro del espacio adyacente o
del atrio desde la abertura.
9 La presencia de una instalación de rociadores servirá normalmente para
impedir que el desarrollo del incendio afecte a todos los materiales y
mantendrá, normalmente, al incendio en un estado de capa-combustible
controlada, en el caso de que no se llegue a alcanzar la total extinción.
1.3.2 El flujo de los gases de los humos y los factores que influyen en el
funcionamiento del sistema
Un SAAECH funciona fundamentalmente sobre la base de la flotabilidad térmica de
los humos (gases calientes producidos por el incendio mezclados con el aire
ambiente arrastrado), debida a la fuerza ascendente de dichos gases, derivada de
su menor densidad comparada con la del aire ambiente.
La flotabilidad térmica de los humos (y, por tanto, su menor densidad), es función de
su mayor temperatura media en relación con la temperatura del aire ambiente que
les rodea y, ésta a su vez, depende de la cantidad de aire ambiente arrastrado y
mezclado con los gases calientes de la combustión, de modo que si podemos
controlar el volumen de aire ambiente que penetra en la masa de los gases calientes
de la combustión, estamos controlando todo el sistema.
Se ha demostrado empíricamente que la cantidad de aire absorbida por la masa de
humos circulante en su movimiento horizontal es prácticamente despreciable y que,
sin embargo, esta cantidad de aire es muy importante cuando los humos se mueven
verticalmente o, cuando rotan para cambiar la dirección del movimiento (de
horizontal a vertical), bien por que sobrepasan un dintel o cuelgue estructural o bien,
por que alcanzan el borde o límite de un hueco en el forjado (como por ejemplo el
borde del forjado que delimita el vacío determinado por un atrio, una caja de
escaleras o un recinto vertical de instalaciones en general). Esta cantidad de aire
absorbido, también puede ser manipulada incidiendo sobre las aberturas de
admisión de aire fresco desde el exterior del edificio y/o sobre las aberturas de
evacuación de los humos.
La masa de humos así formada, tiende a acumularse en la parte superior del recinto
o de los espacios adyacentes, formando un depósito de humos con una ligera
sobrepresión en relación con la del ambiente exterior, por lo que tienden a evacuar
Pag.: 12
hacia el exterior de forma natural si se dispone de aberturas adecuadas y, no hay
algún otro agente o efecto externo, (derivado del tiempo atmosférico esencialmente),
que se lo impida, como por ejemplo el viento (que puede generar sobrepresión en
las aberturas de evacuación o depresión o succión en las de admisión de aire), la
nieve o las heladas (que pueden dar lugar al bloqueo de los aireadores), las altas
temperaturas estivales (que pueden producir el fenómeno de “estratificación”), etc....
En conclusión, el flujo de gases de humo térmicamente-flotantes a través de un
edificio depende de las propiedades de esos gases, de su recorrido, es decir de la
forma interna del edificio, de los agentes externos en el entorno del edificio, es decir
la forma externa y la situación del edificio, y de las pérdidas de calor de los gases de
los humos. La presión externa en el entorno es dominada por el viento. Esto significa
que si cualquier SAAECH tiene que ser capaz de alcanzar los niveles requeridos de
funcionamiento en un edificio y fuera del edificio, es esencial que el diseño de este
sistema tenga en cuenta explícitamente la forma del edificio (externa e interna) y las
influencias externas (viento, nieve, heladas, etc.). Es esencial que en el proceso de
diseño se utilicen cálculos apropiados o incluso, si fuese necesario, modelos a
escala con procedimientos de ensayo que se salen de los objetivos de este
apéndice.
En consecuencia, el funcionamiento de la instalación depende de:
-
La temperatura de los humos;
La superficie libre aerodinámica de los aireadores y su situación;
Tamaño, geometría y situación de las aberturas de admisión de aire;
La influencia del tiempo atmosférico (viento, nieve, heladas, etc.);
La situación y condiciones de todo el sistema (por ejemplo
disposición y dimensiones del edificio).
El momento de la actuación y estado del incendio;
1.3.3 El modelo de incendio de diseño
El modelo de incendio de diseño en el que se basan los cálculos contemplará los
cambios del mismo, (el tamaño físico y la emisión de calor), con el tiempo en forma
real, permitiendo evaluar en el tiempo como progresa la amenaza de desarrollo para
los ocupantes, la propiedad y los bomberos. Tales tiempos que se definen en los
cálculos como “tiempo-de-peligro” tienen que ser comparados normalmente con
valoraciones separadas de tiempos requeridos para la evacuación segura de los
ocupantes del edificio, o del tiempo requerido para la iniciación de la acción de lucha
contra el incendio. Estos procedimientos de valoración posteriores se salen del
ámbito de este apéndice. Es también esencial que de las curvas de desarrollo del
incendio sean seleccionadas aquellas apropiadas a las circunstancias precisas de
los usos del edificio, disposición de las materias combustibles, y actuación de
rociadores cuando sea apropiado. Cuando se disponga de toda esta información, se
desarrollarán los cálculos en cada caso en base a utilizar procedimientos
recomendados por la Ingeniería de Seguridad de Incendios (bien los incluidos en los
anexos de este apéndice o bien otros como ya se ha indicado). Incluso si se
adoptase un método aproximado, pueden plantearse desde este apéndice
procedimientos de actuación apropiados (p.e.. mínima altura libre de humos,
influencias externas, etc.).
Pag.: 13
Cuando tales cálculos sobre la base del tiempo real no son factibles, es admisible
utilizar un procedimiento simplificado basado en el modelo de incendio de mayor
tamaño que razonablemente sea posible alcanzar en las circunstancias del edificio.
Esta independencia del tiempo o modelo de incendio de diseño en “estado-estable”
no debe ser confundido con el incendio estable que alcanza el tamaño completo del
recinto instantáneamente y entonces arde indefinidamente. Más bien, el
procedimiento asume que un SAAECH que es capaz de hacer frente a un incendio
mayor, hará frente también a una etapa más pequeña del incendio (normalmente
temprana).
En la práctica resulta mucho más sencillo hacer los cálculos en base al mayor
tamaño de incendio razonablemente posible que calcular la tasa o proceso de
desarrollo de aquel incendio en el tiempo real.
1.4 Aplicaciones
Los SAAECH se pueden utilizar en cualquier edificio u obra de ingeniería donde las
grandes dimensiones particulares, su forma y/o su configuración hacen necesario los
sistemas de control de humos y de calor, al no ser razonablemente admisibles los
procedimientos de protección pasiva requeridos en este reglamento, bien por
circunstancias funcionales del uso de la edificación o bien, por requisitos del propio
diseño. Para ello, el edificio u obra en cuestión deberá cumplir las condiciones
establecidas en este reglamento para los “Recintos de gran volumen”. Este concepto
incluye una gran variedad de aplicaciones y edificios, tales como edificios de una
sola planta, con plantas de entresuelo, edificios multiplanta, centros comerciales,
atrios y similares de diversos usos (comercial, oficinas, residencial público, docente,
sanitario, etc.), polideportivos, locales de ocio, espectáculos y pública concurrencia,
edificios industriales, almacenes, aparcamientos de coches y túneles.
Ejemplos típicos pueden ser:
- Grandes complejos comerciales de una sola planta y multiplanta (con o
sin atrio);
- Edificios industriales de una sola planta y multiplanta (con o sin atrio) y
almacenes con rociadores;
- Atrios y similares de diversos usos (comercial, oficinas, residencial
público, docente, sanitario, etc.);
- Locales de ocio como polideportivos, multicines, teatros, etc.;
- Aparcamientos de coches cerrados;
- Túneles y galerías de grandes dimensiones.
Los SAAECH no son adecuados para cualquier almacenamiento de productos o
materias combustibles sin rociadores con altura mayor de 4 m (es decir en los casos
de almacenamientos en altura). Es importante hacer notar que cualquier incendio
severo en un edificio con estibas o almacenamientos en altura o en un recinto de
incendio sin rociadores, puede temerse que finalice en la pérdida total del edificio o
del recinto de incendio. Es por ello que cuando se pretenda utilizar un SAAECH en
algún tipo de almacenamiento, se tendrán precauciones especiales y, en general, no
se admitirán en almacenamientos de “Riesgo alto”.
Pag.: 14
Se utilizarán condiciones especiales de aplicación para sistemas de extinción por
gas (por ejemplo sistemas conforme a EN 12094, EN ISO 14520 o prEN BKWY).
Hay que tener en cuenta que normalmente los sistemas de extinción por gases no
son compatibles con un SAAECH.
Dependiendo de las diferentes circunstancias y de la situación del edificio o de la
obra de ingeniería, los cuales pueden afectar a su funcionamiento, puede utilizarse
un SAAECH de evacuación natural o de evacuación mecánica o forzada, sin
embargo, estos últimos solamente se admitirán cunado se trate de edificios ya
construidos en los que sea materialmente imposible utilizar un sistema natural o de
edificios con caracter histórico-artístico, cuando por sus especiales circunstancias de
conservación no sea posible utilizar otro procedimiento.
Pag.: 15
2
Referencias normativas
Este Apéndice hace referencia a normas o documentos fechados o sin fechar,
contenidos en otras publicaciones. Estas referencias normativas se citan en el lugar
apropiado del texto y las publicaciones se listan a continuación. Para referencias
fechadas, las modificaciones posteriores o las revisiones de cualquiera de estas
publicaciones solamente se aplicarán a este Apéndice cuando estén incorporadas a
él por enmienda o revisión. Para referencias sin fechar es aplicable la última edición
de la publicación referida.
EN 54 (todas las partes), Sistemas de detección de incendios y de alarma de
incendios.
ISO 834:1975, Ensayos de resistencia al fuego. Elementos de construcción de
edificios.
EN 4501:1989,
Criterios generales para el funcionamiento de laboratorios de
ensayo.
pr EN 12094, Sistemas de CO2.
prEN 12101-1, Sistemas de control de humos y calor – Parte 1 : Barreras de humos.
Requisitos, métodos de ensayo, instalación y mantenimiento.
prEN 12101-2, Sistemas de control de humos y calor – Parte 2 : Especificaciones
para aireadores naturales de extracción de humos y calor.
prEN 12101-3, Sistemas de control de humos y calor – Parte 3 : Especificaciones
para aireadores mecánicos de extracción de humos y calor.
prEN 12101-4, Sistemas de control de humos y calor – Parte 4 : Sistemas de
aireadores de extracción de humos y calor – Requisitos y métodos de
ensayo para los sistemas.
prEN 12101-6, Sistemas de control de humos y calor – Parte 6 : Sistemas de control
de humos por presión diferencial – Diseño, métodos de cálculo y
procedimientos de instalación.
EN 12259-1, Sistemas fijos de lucha contra incendios – componentes para
rociadores y sistemas de agua pulverizada – Parte 1: Rociadores.
prEN 12845, Sistemas fijos de lucha contra incendios – Sistemas de rociadores
automáticos – Diseño e instalación.
prEN 12848, Emulsiones de betún – Determinación de la estabilidad mezclado con
cemento.
prEN BKWY, Sistemas de Halón.
ENV 1991-2-4.
ENV 1991-2-5.
Pag.: 16
3
Términos, definiciones, símbolos y unidades
3.1 Términos y definiciones
3.1.1 Activación automática
Iniciación de una operación sin intervención humana directa.
3.1.2 Aireador
Dispositivo para mover gases dentro o fuera de un edificio.
3.1.3 Aireador con doble propósito
Aireador de extracción de humos y calor el cual puede ser utilizado también
para ventilación de confort (p.e. día a día).
3.1.4 Aireador de extracción
Mecanismo utilizado para evacuar los gases fuera del edificio.
3.1.5 Aireador de extracción de humos y calor
Mecanismo especialmente diseñado para mover humos y gases calientes
fuera de un edificio u obra de ingeniería, bajo condiciones de incendio.
3.1.6 Aireador de extracción de humos y calor de apertura manual
Aireador de extracción de humos y calor el cual solamente puede ser abierto
por un control manual o dispositivo de liberación.
3.1.7 Aireador mecánico de extracción de humos y calor de iniciación
automática
Aireador mecánico de extracción de humos y calor que opera
automáticamente después de estallar el incendio.
3.1.8 Aireador mecánico de extracción de humos y calor iniciado
manualmente
Aireador mecánico de extracción de humos y calor el cual puede ser iniciado
solamente por acciones humanas después de estallar el incendio.
3.1.9 Aireador natural-automático de extracción de humos y calor
Aireador de extracción de humos y calor el cual está diseñado para abrir
automáticamente después de estallar el incendio, si está llamado a hacerlo.
Nota: Los aireadores natural-automáticos de extracción de humos y
calor pueden hacerse también con control manual o mecanismo
de liberación.
3.1.10 Aireador natural de extracción de humos y calor abierto
permanentemente
Aireador de extracción de humos y calor sin dispositivos de cierre.
3.1.11 Aire de reemplazamiento
Entrada de aire. Aire limpio que entra en el edificio u obra de ingeniería para
reemplazar los gases de humo que están siendo extraídos por el SAAECH.
3.1.12 Ambiente
Propiedades del entorno.
3.1.13 Área de garganta
Área de la sección transversal más pequeña del recorrido del flujo a través del
aireador.
3.1.14 Atrio
Espacio cerrado, no necesariamente alineado verticalmente, que pasa a
través de dos o más plantas en un edificio u obra de ingeniería.
Nota: Los recintos de ascensores, tiros de escaleras mecánicas,
conductos de servicios e instalaciones de edificios, y escaleras
protegidas no están clasificados como atrios.
Pag.: 17
3.1.15 Autoridades
Organizaciones, oficiales o individuales responsables de la aprobación de los
SAAECH y/o sistemas de rociadores como apropiados, equipos y
procedimientos, p.e. las autoridades de control de incendios y edificios, los
aseguradores de incendios, u otras autoridades públicas apropiadas.
3.1.16 Borde de derrame
Punto de rotación. Borde de un sofito o plano bajo un voladizo adyacente a un
vacío, debajo del cual está fluyendo una capa de humos, p.e. el borde de una
galería o cornisa, o el borde superior de una ventana a través de la que está
fluyendo el humo fuera de la habitación.
3.1.17 Campo de aireadores naturales de extracción de humos y calor
Aireadores de diversos tamaños que tienen el mismo método de construcción
(idéntico numero de bisagras sobre una lama o faldilla, idénticos materiales y
espesores, etc.) e idéntico número y tipo de mecanismos de apertura.
3.1.18 Canal de extracción
Abertura de extraer. Abertura de extracción. Orificio físicamente alargado (p.e.
una parrilla alargada de toma en el techo, que conduce a un aireador
mecánico), diseñado para impedir el paso de los gases de humo
térmicamente flotantes, de uno a otro lado de dicho orificio o canal.
Nota: Por ejemplo, un canal de extracción se utiliza para impedir
cualquier salida de flujo de humos desde una tienda hacia el
interior de la zona de circulación peatonal (mall).
3.1.19 Caudal entrante rotacional
Caudal de aire entrante dentro de los gases de humo que rotan alrededor de
un borde de derrame, al cambiar del flujo horizontal al vertical en el derrame
de la columna o penacho de humos.
3.1.20 Chorro de techo
Flujo de humos bajo el techo, extendiéndose radialmente desde el punto de
choque del penacho o columna del incendio con el techo.
Nota: Normalmente, la temperatura del chorro de techo será mayor que
la de la capa de humos adyacente.
3.1.21 Coeficiente de descarga
Eficiencia aerodinámica. Tasa del valor real del flujo, medido bajo condiciones
especificadas, para el valor del flujo teórico que atraviesa el aireador (Cv),
como se define en prEN 12101-2, o que atraviesa una abertura de entrada de
aire (Ci).
Nota: El coeficiente tiene en cuenta cualquier obstrucción en el aireador
tales como controles, lamas de rejillas, aspas, etc. y el efecto del
viento exterior.
3.1.22 Coeficiente de presión del viento
Pag.: 18
Valor del incremento de presión inducida por el viento en una situación
especificada, en el exterior del edificio u obra de ingeniería, para la presión
dinámica debida a la velocidad del viento en la parte más alta de dicho edificio
u obra.
3.1.23 Combustión súbita generalizada (flashover)
Transición rápida a un estado de superficie combustible totalmente
involucrada, en un incendio dentro de un espacio cerrado, desde un incendio
en estado de capa-combustible controlada.
3.1.24 Compartimento de incendio (sector de incendio)
Espacio cerrado, comprendiendo uno o más espacios separados, limitado por
elementos de construcción que tienen una resistencia al fuego especificada y
pretenden prevenir el desarrollo del incendio (en cualquier dirección) durante
un período de tiempo dado.
Nota: Compartimento de incendio tiene a menudo connotaciones
reguladoras. El término no debe ser confundido con “habitación de
origen” o “célula de incendio”.
3.1.25 Conducto de transferencia
Conducto asociado a un ventilador que mueve los gases de humo desde una
región potencialmente estancada de un depósito de humos a otra región del
mismo depósito de humos, desde la que el humo será extraído del edificio u
obra de ingeniería.
3.1.26 Contenedor de gas
Vasija que contiene gas en forma comprimida, la energía del cual, cuando se
libera, hará funcionar un dispositivo (p.e. abrirá el aireador).
3.1.27 Cortina de humos colgante libremente
Cortina de humos fijada solamente a lo largo de su borde superior.
3.1.28 Cortina fija de humos
Cortina de humos estática en su posición de funcionamiento.
3.1.29 Cortinas de humos
Barreras para restringir la extensión del humo y los gases calientes desde el
incendio, que forman parte de la frontera de un depósito de humos o se
utilizan como pantallas de canalización o como pantallas de borde de un
vacío.
3.1.30 Cortinas de humos automáticas
Cortina de humos colgante. Cortina de humos que se mueve a su posición
operativa automáticamente cuando está llamada a hacerlo.
3.1.31 Depósito de humos
Zona dentro de un edifico u obra de ingeniería limitada o bordeada por
cortinas de humos o por elementos estructurales de modo que retienen una
capa de humos térmicamente flotante en el caso de un incendio.
Pag.: 19
3.1.32 Derrame de penacho
Penacho de humos ascendente verticalmente resultado de la rotación de una
capa de humos, que inicialmente fluye horizontalmente, alrededor de un borde
de derrame.
Nota: Cuando el derrame del penacho es paralelamente al borde de
derrame más largo que ancho (e.d. en una dirección horizontal en
ángulo recto con el borde de derrame) el penacho se conoce
frecuentemente también como una “línea de penacho” o un
“penacho bi-dimensional”.
3.1.33 Desestratificación
Mezcla o dilución de humos hacia abajo desde una capa inicialmente flotante
de gases dentro del aire inferior inicialmente limpio.
Nota: La desestratificación es consecuencia normalmente de la pérdida
de flotabilidad en la capa de humos, debida al enfriamiento de
éstos.
3.1.34 Despresurización
Control de humos utilizando presiones diferenciales cuando la presión del aire
en la zona del incendio o en los alojamientos adyacentes se reduce por
debajo de la del espacio protegido.
3.1.35 Entreplanta
Nivel de piso intermedio entre cualesquiera dos plantas en un edificio u obra
de ingeniería que tiene una superficie más pequeña que el piso inferior.
3.1.36 Estratificación
Formación vertical de varias capas de aire limpio y gases de humo.
3.1.37 Flujo de calor
Energía calorífica total que cruza por unidad de tiempo una frontera o límite
especificada.
3.1.38 Flujo de calor convectivo
Energía calorífica total transportada por los gases por unidad de tiempo a
través de una frontera o límite especificado.
3.1.39 Fuente equivalente de Gauss
Fuente virtual infinitamente ancha para un derrame de penacho o columna de
humos, situada a la misma altura que un borde de derrame, y utilizada para
los cálculos del caudal entrante en el derrame del penacho de humos.
3.1.40 Funcionamiento manual
Iniciación del funcionamiento de un SAAECH por una acción humana (p.e.
presionando un botón, o tirando de un mango o maneral).
Nota: Una secuencia de acciones automáticas en el funcionamiento de
un SAAECH arrancada por la acción inicial humana, es vista
como de funcionamiento manual para los fines de este Apéndice.
Pag.: 20
3.1.41 Incendio de capa-combustible controlada
Incendio en el que el tipo de combustión, calor emitido, y desarrollo del
incendio dependen principalmente del combustible que está ardiendo.
3.1.42 Incendio de diseño
Hipotético incendio con características suficientemente severas como para
que sirva de base del diseño de un SAAECH.
3.1.43 Incendio de diseño en situación-estable
Incendio de diseño basado en el mayor incendio al que se espera tenga que
hacer frente el SAAECH.
Nota: Normalmente se asume como cuadrado o circular.
3.1.44 Incendio dependiente del tiempo
Incendio para el que el valor del calor liberado y/u otros parámetros cambian
con el tiempo.
3.1.45 Incendio totalmente-desarrollado
Incendio completamente involucrado. Incendio en el que todos los materiales
combustibles están totalmente involucrados.
3.1.46 Inflamación general (backdraft)
Deflagración súbita producida por la entrada de aire fresco dentro de una
habitación o compartimento que contiene aire viciado, gases combustibles sin
quemar, y una fuente de ignición.
3.1.47 Masa circulante
Masa total de gases que cruza una frontera o límite especificado por unidad
de tiempo.
3.1.48 Mecanismo de apertura
Dispositivo mecánico que opera el aireador a la posición abierta de incendio.
3.1.49 Mecanismo de iniciación
Dispositivo que activa el mecanismo de operación de un componente (p.e.
regulador de tiro o aireador, etc., activado por ejemplo por recepción de señal
desde un sistema de detección de incendios o por dispositivo térmico).
3.1.50 Mecanismo de supresión de incendios
Dispositivo para limitar el tamaño de los incendios y/o extinguir los incendios,
p.e. rociadores.
3.1.51 Mecanismo térmico
Dispositivo sensible a la temperatura, el cual responde para iniciar una acción
subsecuente.
3.1.52 Número de la fuente de Froud
Número sin dimensiones que describe una propiedad de la fuente equivalente
de Gauss.
Pag.: 21
3.1.53 Pantalla de borde de vacío
Cortina de humos desplegada debajo del borde de una galería o voladizo
saliente.
Nota: Pueden usarse también pantallas de borde de vacío para crear un
depósito de humos debajo de la galería o del voladizo, o para
restringir la longitud del borde de derrame con el fin de crear un
derrame del penacho o columna de humos más compacto.
3.1.54 Pantallas de canalización
Cortinas de humo instaladas debajo de una galería o dosel saliente para
dirigir el flujo de humos y gases calientes desde la abertura de una habitación
al borde de derrame.
3.1.55 Penacho adherido
Penacho de humos de lado-simple. Penacho que vierte ascendiendo contra
una superficie vertical y dentro del que el aire puede entrar solamente por un
frente.
3.1.56 Penacho libre
Derrame del penacho dentro del cual el aire puede entrar libremente por
ambos frentes.
3.1.57 Personal de gestión de seguridad
Equipos de personal designados para y entrenados en procedimientos de
gestión de seguridad, que están familiarizados con la filosofía de diseño de
control de humos, procedimientos de evacuación, y cuidados relacionados
con los mismos.
3.1.58 Piso de entresuelo abierto
Piso de entresuelo que tiene al menos un 25 % de su superficie total en planta
a nivel, distribuida como superficie libre para el paso de humos.
3.1.59 Piso de entresuelo cerrado
Piso de entresuelo el cual es totalmente sólido o no cumple el criterio de “piso
de entresuelo abierto”.
3.1.60 Plano de presión neutra
Altura dentro del edificio u obra de ingeniería donde la presión es igual a la
presión del aire exterior a la misma altura.
3.1.61 Posición abierta de incendio
Configuración del aireador especificada por sus diseñadores para ser
alcanzada y mantenida mientras se está extrayendo humo y calor.
3.1.62 Región estancada
Región dentro de un depósito de humos donde los gases del humo no se
mueven después de que la capa ha sido establecida.
Pag.: 22
3.1.63 Regulador de control de humos
Dispositivo que puede abrirse o cerrarse para controlar el flujo de humos y
gases calientes.
Nota: En la posición de incendio, el regulador de control de humos
puede estar abierto (para extraer humos desde el compartimento)
o cerrado (para evitar la extensión del humo a otras zonas). En la
posición habitual el regulador de control de humos está cerrado.
3.1.64 Relación de apariencia
Relación entre la longitud y la anchura.
3.1.65 Riesgo alto
Clasificación del riesgo para rociadores en almacenes de categorías
especificadas y almacenes en altura y para procesos específicos de
ocupación como las establecidas en la EN 12259-1.
3.1.66 Rociador de respuesta normal
Rociador con una sensibilidad térmica normal como se define en la EN 122591.
3.1.67 Rociador de respuesta rápida
Rociador que responde en una etapa temprana del desarrollo del incendio
(ver EN 12259-1).
3.1.68 Sistema de admisión de aire y extracción de calor y humos (SAAECH)
Flujo a través de aireadores. Sistema en el que los componentes son
seleccionados conjuntamente para extraer humo y calor con el fin de
establecer una capa flotante de gases templados por encima de los más
fríos, limpiando el aire.
3.1.69 Sistema de control de humos y calor
Disposición de componentes instalados en un edificio u obra de ingeniería
para limitar los efectos del humo y del calor de un incendio.
3.1.70 Sistema de control de temperatura
Forma del SAAECH diseñado para enfriar una potencial capa de humos
caliente, mediante el caudal de entrada deliberada de aire ambiente dentro
del penacho o columna de humos ascendente.
Nota: Esto puede permitir el uso de materiales de fachada que no
resistan altas temperaturas.
3.1.71 Sistema de extracción de humos y calor
Sistema de control de humos que extrae los humos y el calor de un incendio
en un edificio u obra de ingeniería o en una parte de la misma.
3.1.72 Sistema de presión diferencial
Sistema de ventiladores, conductos, aberturas y otros elementos
característicos previstos con el propósito de generar una presión más baja en
la zona del incendio que en el espacio protegido.
Pag.: 23
3.1.73 Superficie aerodinámica libre
Producto de la superficie geométrica multiplicada por el coeficiente de
descarga.
3.1.74 Superficie geométrica (Av)
Superficie de la abertura a través de un aireador, medida en el plano definido
por la superficie del edificio u obra de ingeniería construida, donde ésta entra
en contacto con la estructura del aireador.
Nota: No se harán reducciones por controles, lamas u otras
obstrucciones.
3.1.75 Superficie proyectada
Área de la sección transversal del aireador natural de humos y calor en su
posición abierta para incendios, por encima del plano de cubierta, en ángulo
recto con el flujo lateral del viento.
3.1.76 Tasa de calor liberado
Valor del calor liberado. Energía calorífica liberada por unidad de tiempo por
un material, producto o estiba de combustibles durante la combustión bajo
condiciones especificadas.
3.1.77 Temperatura tarada
Temperatura a la que responde un mecanismo térmico, para un ascenso de
temperatura muy lento.
3.1.78 Tiempo de apertura
Período de tiempo desde que la información de apertura es recibida por el
aireador, hasta que el mismo alcanza la posición abierta de incendio.
3.1.79 Tiempo de asistencia
Tiempo para la llegada de los servicios de incendio al escenario del incendio
después de recibir la llamada inicial.
3.1.80 Ventilación en situación-estable
Sistema de evacuación de humos y calor basado en un incendio de diseño en
situación-estable.
3.1.81 Ventilación mecánica o forzada
Ventilación causada por el desplazamiento a presión positiva de los gases a
través de un aireador.
Nota: Se utilizan normalmente ventiladores.
3.1.82 Ventilación natural
Ventilación provocada por las fuerzas de flotación debidas a las diferencias de
densidad de los gases por las diferencias de temperatura.
Pag.: 24
3.2 Símbolos y unidades
Para los fines de esta norma, las cantidades matemáticas y físicas, se representan
por símbolos y se expresan en unidades, como sigue a continuación:
Pag.: 25
SÍMBOLO
A
UNIDAD
DESCRIPCIÓN
kg.m-1.s-1 Valor de la masa de gases de humo circulante por metro de borde de
derrame, que fluye debajo de este borde de derrame.
A’
mk.W1/3
Af
m2
Superficie en planta del incendio.
Ai
m2
Superficie geométrica total libre de todas las entradas de aire.
Ares
m2
Superficie en planta del depósito de humos.
Av
m2
Avn
m2
Superficie geométrica del aireador de extracción de humos, medida en
m2.
Av tot
m2
Apr
m2
B
kg.m.s
Parámetro definido por la ecuación E.33.
Superficie geométrica libre del enésimo aireador individual.
Superficie geométrica total libre de todos los aireadores de extracción de
humos en un depósito de humos.
-3
Superficie en proyección por el lado del flujo del viento, medida en m2.
Flujo horizontal por unidad de longitud de borde de derrame de energía
potencial de flotación vertical en el estrato de flujo de humo que se
aproxima a este borde de derrame.
b
m
b
m
Ancho-medio característico del derrame del penacho.
Media del ancho-medio del derrame del penacho entre el borde de
derrame y la altura especificada.
b’
Ancho-medio sin dimensiones del borde del penacho.
b’’
Ancho-medio sin dimensiones transformado del borde del penacho.
bG
m
bf
m
c
kJ.kg-1.ºK-
Cci.Aci
Anchura horizontal que caracteriza al penacho equivalente de Gauss.
1
m2
Cd
Ce
Cequivalen
te
kg.m-2.s-1
Longitud de fachada del edificio impactada por el viento.
Calor específico del aire a presión constante.
Superficie libre aerodinámica de una abertura individual a través de un
techo suspendido a una cámara plenum por encima.
Coeficiente de descarga efectiva para una abertura en la pared de una
habitación.
Coeficiente de caudal de entrada para un gran penacho de humos de
incendio.
Coeficiente equivalente de descarga aplicado a la superficie geométrica
libre total de los aireadores naturales de extracción de humos y calor,
extrayendo humos de un plenum por encima de un techo suspendido,
incluyendo el efecto restrictivo de flujo de las aberturas en el techo
suspendido así como el de los aireadores.
Pag.: 26
SÍMBOLO
UNIDAD
DESCRIPCIÓN
Ci
Coeficiente de descarga (e.d. coeficiente de funcionamiento) de una
abertura de entrada de aire de alimentación.
Cpi
Coeficiente de presión del viento en el exterior de una entrada de aire
dominante.
Cpl
Coeficiente de presión del viento en la planta más alta de sotavento del
edificio u obra de ingeniería.
Cpv
Coeficiente de presión del viento en el exterior de los aireadores.
Cv
Coeficiente de descarga (e.d. coeficiente de funcionamiento) de un
aireador natural.
Cvn
Coeficiente de descarga del enésimo aireador individual.
D
m
d2
m
dB
m
dc
m
Dd
m
dh
m
dl
m
dls
m
dlv
m
dn
m
do
m
Diámetro efectivo del incendio.
Profundidad efectiva de la capa de humos en un depósito de humos,
utilizada cuando se determina la altura efectiva de ascenso del derrame
del penacho de humos (ver E.1.1).
Profundidad de la capa flotante de gases de humo debajo de una galería
o voladizo saliente.
Deflexión o desplazamiento horizontal respecto de la vertical de la barra
inferior de una cortina de humos que cuelga libre.
Profundidad de dintel o cuelgue por encima de la abertura en una pared
de habitación, medida desde la parte inferior de cualquier galería o
voladizo saliente por el lado de fuera de esta abertura; o la altura de
ascenso del penacho por encima del borde superior de la abertura.
Longitud de la cortina o pantalla de humos medida hacia abajo a lo largo
del tejido o de la fábrica.
Profundidad de la capa flotante de humos en un depósito de humos,
medida desde el techo hasta la base visible de la capa de humos.
Profundidad de la capa de humos debajo del borde superior de una
cortina de humos que cuelga libremente.
Profundidad de la capa flotante de humos debajo del centro del aireador
de extracción de humos y calor.
Profundidad de la capa flotante de humos debajo del enésimo aireador
individual o toma de humos.
Profundidad de una abertura que conecta una planta y un espacio
profundo tal como un atrio.
Pag.: 27
SÍMBOLO
UNIDAD
DESCRIPCIÓN
dop
m
La anchura de la zona de sobrepresión inducida por el viento alrededor de
una estructura sobresaliente en una cubierta.
dpi
m
Profundidad de la capa de humos desde la parte superior del plenum por
encima de unos techos suspendido a la base de la capa de humos,
debajo del techo suspendido.
dslot
m
Profundidad de la capa de humos debajo del borde superior de un canal
de extracción, frente a la dirección del flujo.
Dst
m
Máxima dimensión horizontal de una estructura sobresaliente por encima
de la cubierta donde están situados los aireadores de extracción de
humos.
dsu
m
Dv
m
Dw
m
Extensión horizontal de una zona de succión inducida por el viento (e.d.
de coeficiente negativo de presión del viento).
Dimensión lineal característica de un aireador de extracción de humos.
Profundidad de la capa de gases de humo que fluyen en la abertura de la
pared de una habitación.
F
Número característico de la fuente de Froud de la fuente equivalente de
Gauss.
g
m.s-2
G1
kg.m2.s-2
Aceleración de la gravedad.
G2
kg.m2.s-2
Momento torsor por metro horizontal de cortina de humos deflectando o
desplazándose dicha cortina desde la vertical debido a la presión de
flotación.
h
m
H
m
hf
m
hst
m
hb
m
Momento torsor por metro horizontal de cortina de humos retornando
dicha cortina hacia la vertical debido al peso de la barra inferior y del
tejido.
Altura por encima del suelo de la parte superior de la abertura vertical en
una pared de una habitación.
Altura del techo por encima del suelo.
Altura del conjunto de combustible medida desde la parte más baja hasta
la parte más alta.
Altura de una estructura sobresaliente por encima de la cubierta, en la
que están situados los aireadores de extracción de humos.
I1(ν)
Altura del edificio u obra de ingeniería desde el terreno hasta la cubierta,
asumiéndola como plana, o hasta la parte alta de un antepecho o
parapeto si lo hubiere.
I1(νG)
Un número entero.
i
Parámetro definido por la ecuación E.21.
Parámetro correspondiente a νG.
Pag.: 28
SÍMBOLO
UNIDAD
DESCRIPCIÓN
Km
Factor de corrección de la profundidad de la capa por masa circulante.
KQ
Factor de corrección de la profundidad de la capa por flujo de calor.
L
m
Separación horizontal entre pantallas de canalización medida a lo largo
del borde de derrame (asumido en línea recta).
Li
m
Longitud mínima de una toma de extracción de humos lineal que necesita
evitar el “efecto vórtice”.
Ls
m
Longitud de un canal de extracción.
MB
kg.s-1
m
kg.m-1
mc
kg.m-2
Mcrit
kg.s-1
Peso por metro cuadrado del tejido que constituye una cortina colgante de
humos.
Mf
kg.s-1
Valor máximo posible de extracción de humos a través de un aireador
individual sin que se produzca el “efecto vórtice”.
Ml
kg.s-1
Valor de la masa circulante de gases de humo ascendiendo a través de
una altura especificada por encima del incendio [ver ecuación (B.2)].
Mn
kg.s-1
Ms
kg.s-1
Valor de la masa circulante de gases de humo que entra en la capa
flotante del depósito de humos.
Mslot
kg.s-1
Valor de la masa circulante extraída desde una capa por todos los otros
ventiladores excepto el canal de extracción.
Mslot
kg.s-1
Valor de la masa circulante de una capa flotante que se aproxima a un
canal de extracción.
kg.s-1
Valor de la masa extraída a través de un canal de extracción que necesita
impedir que los gases de humo de la capa flotante fluyan pasando el
canal.
Peso por metro de longitud de la barra inferior de una cortina colgante de
humos.
Valor de la masa extraída a través de un aireador simple.
exhaus
Mw
kg.m-1.s-1
mX
kg.s-1
MX
kg.s-1
MY
Valor de la masa circulante de gases de humo fluyendo por debajo de una
galería o voladizo saliente fuera de la abertura de una habitación de
incendio.
Valor de la masa circulante de los gases de humo pasando a través de
una abertura vertical (p.e. una ventana).
Valor de la masa circulante por metro de longitud de gases de humo
ascendiendo pasada una altura X por encima del borde de derrame.
Valor de la masa circulante total de gases de humo en un derrame de
penacho ascendiendo pasada la altura X.
Valor de la masa circulante de los gases de humo ascendiendo pasado
un borde de derrame, medido a la misma altura que el borde de derrame.
Pag.: 29
SÍMBOLO
UNIDAD
DESCRIPCIÓN
n
Un número entero.
N
Número mínimo de aireadores de extracción natural de humos o tomas de
humo que conducen a aireadores mecánicos de extracción de humos,
requeridos para un depósito de humos.
p’
Parámetro sin dimensiones proporcional a la recíproca de flotabilidad
dentro del derrame del penacho.
p’’
Parámetro transformado sin dimensiones proporcional a la recíproca de
flotabilidad dentro del derrame del penacho.
Perímetro del incendio, medido horizontalmente.
P
m
QB
kW
Flujo de calor convectivo en los gases del humo debajo de la galería o
voladizo saliente.
Qf
kW
Flujo de calor convectivo en los gases del humo saliendo de las llamas
por encima del incendio.
Qo
kW.m-1
Flujo de calor convectivo por metro de longitud del borde de derrame,
pasando debajo de este borde de derrame.
Ql
kW
Flujo de calor convectivo en los gases del humo en la capa flotante del
depósito de humos.
Qw
kW
Flujo de calor convectivo en los gases del humo fluyendo a través de la
abertura en una o más paredes de una habitación de incendio.
qf
kW.m-2
Valor del calor liberado por metro cuadrado desde el incendio.
qf(low)
kW.m-2
Bajo valor de qf asumido como un valor por defecto.
qf(high)
kW.m-2
Alto valor de qf asumido como un valor por defecto.
tambient
ºC
Temperatura del aire ambiente.
tw
ºC
Promedio de temperatura de la capa flotante en la abertura de la pared de
una habitación.
Tamb
ºK
Temperatura ambiente absoluta.
Tcw
ºK
Tamb + Θcw
TB
ºK
Tl
ºK
Promedio de temperatura absoluta de los gases debajo de una galería o
voladizo.
u
m.s-1
Promedio de temperatura absoluta en la capa flotante de un depósito de
humos.
Velocidad axial vertical en el derrame del penacho.
Pag.: 30
SÍMBOLO
UNIDAD
DESCRIPCIÓN
u
m.s-1
Velocidad media axial vertical entre el borde de derrame y una altura
especificada
u’
Velocidad axial vertical sin dimensiones en el derrame del penacho.
u’’
Velocidad transformada sin dimensiones en el derrame del penacho.
uG
m.s-1
v
m.s-1
vwind
m.s-1
Vci
m3.s-1
Vl
m3.s-1
Valor del volumen de gases de humo que fluyen a través de una abertura
individual en un techo suspendido dentro de una cámara de plenum por
encima.
Vm
m.s-1
Valor del volumen total de extracción desde un depósito de humos.
W
m
Velocidad media.
WB
m
Ancho de la abertura vertical en una pared de habitación.
Wl
m
La distancia entre la abertura desde una habitación de incendio y una
barrera transversal (p.e. cuando la barrera transversal es una cortina de
humos al borde del vacío, esta es la anchura de la galería).
X
m
La anchura de un depósito de humos medida en ángulo recto con la
dirección del flujo de humos.
Velocidad característica de una capa fluyendo horizontalmente, definida
por la ecuación (E.7).
Velocidad del viento a la misma altura que la parte más alta del edificio u
obra de ingeniería, asumiendo ser el máximo para el diseño por el
sistema de despresurización de un atrio.
Altura efectiva de ascenso de un derrame de penacho por encima del
borde de derrame, utilizada cuando se calcula el caudal de entrada de
aire dentro del derrame del penacho.
X’
y
m
Y
m
Z
m
z0
m
α
Velocidad vertical característica de la fuente equivalente de Gauss.
Altura de ascenso transformada, sin dimensiones, del derrame del
penacho.
Altura por encima del plano de presión neutra dentro de una capa.
Altura de aire limpio debajo de la capa de humos flotante del depósito de
humos (e.d. altura desde la base del incendio a la capa de humos).
Altura por encima de la parte superior del combustible ardiendo.
Altura del origen virtual del penacho “fuente-punto” medido por encima de
la parte superior del combustible ardiendo.
Caudal entrante constante para la mezcla de aire dentro del entornolejano de un derrame térmico del penacho.
Pag.: 31
SÍMBOLO
UNIDAD
α’
DESCRIPCIÓN
Caudal entrante constante efectivo para mezcla de aire dentro de los gases
del humo rotando alrededor de un borde de derrame, utilizado en la ecuación
(E.11).
β
º
Ángulo de deflexión de una cortina de humos colgante.
γ
Un “factor de cuelgue o dintel” que expresa la dependencia del valor de la
masa circulante y la profundidad de la capa en los efectos de un dintel o
cuelgue estructural en ángulo recto con la dirección del flujo.
δMX
kg.s-1
∆
m
Valor del aire de mezcla dentro de ambos extremos libres de un derrame de
penacho
∆dB
m
Parámetro definido por la ecuación (E.32).
m
Aumento adicional de profundidad local de una capa frente a una barrera
transversal (p.e. una pantalla de borde de vacío opuesta a la abertura de una
habitación de incendio.
∆dh
Longitud adicional de cuelgue de una cortina de humos para prevenir un
margen de seguridad que permita el arqueo o inclinación de esta cortina.
∆I1(ν)
∆p
Pa
Parámetro definido por la ecuación (E.20).
∆pci
Pa
Diferencia de presión.
∆pfan
Pa
Diferencia de presión a través de una abertura individual en un techo
suspendido a través del que fluyen los gases.
∆py
Pa
Pérdida de presión producida por un aireador mecánico de extracción de
humos y calor en su interior.
ζ
m4.s-3
Exceso de presión de flotación a una altura y por encima del plano de
presión neutra, sobre la presión atmosférica del ambiente a la misma altura.
Θ
T
Parámetro definido por la ecuación (E.14).
G
Función proporcional a la flotabilidad, característica de la fuente equivalente
de Gauss.
Θf
ºC
ΘB
ºC
Temperatura media de los gases de humo, medida por encima de la
temperatura ambiente, 1 m por encima de la parte superior de los materiales
ardiendo.
Θcw
ºC
Temperatura media de los gases por encima de la del ambiente en una capa
flotante de humos, debajo de una galería o voladizo saliente.
ºC
Temperatura, por encima de la del ambiente, de la capa de humos que fluye
a través de una abertura en una pared de una habitación, medida debajo de
la terminación de la parte superior de la abertura.
Θl
Temperatura media de los gases por encima de la del ambiente de la capa
flotante de humos en un depósito de humos.
Pag.: 32
SÍMBOLO
UNIDAD
DESCRIPCIÓN
Θw
ºC
Temperatura media, por encima de la del ambiente, de la capa de gases
que fluye a través de una abertura en la pared de una habitación.
ξ
m2.s-1
ν
Parámetro definido por la ecuación (E.12).
Parámetro transformado utilizado en los cálculos del derrame del
penacho.
νG
Parámetro transformado de ν característico de la fuente equivalente de
Gauss.
λ
ρ
kg.m-3
Una constante térmica empírica que se aplica para el perfil térmico del
derrame del penacho de Gauss.
ρair
kg.m-3
Densidad de los gases del humo a una altura especificada en un derrame
de penacho.
ρamb
kg.m-3
Densidad del aire.
Ψ
m
Ω
Densidad del aire a temperatura ambiente.
Altura desde la base de la capa flotante de humos hasta el plano de
presión neutra dentro de la capa, relativa al exterior de la obra de
construcción.
Función definida por la ecuación (J.3).
Pag.: 33
4
Requisitos generales
4.1 Objetivos del diseño
Los sistemas de admisión de aire y extracción de calor y humos (SAAECH) se
proyectarán de acuerdo con los siguientes requisitos:
a) Se definirá claramente el propósito por el cual se diseña el SAAECH. El
autor del proyecto indicará si el SAAECH va a servir para:
1) Protección de los medios de evacuación (manteniendo las rutas de
evacuación y acceso libres de humo); o
2) Protección de las propiedades (protegiendo elementos estructurales,
equipamientos y mobiliario por reducción de los daños causados por
descomposición térmica de los productos, gases calientes y
radiación de calor); o
3) Control de la temperatura de los gases calientes del humo que
afectan a la estructura del edificio, fachadas, acristalamientos, etc.; o
4) Facilitar las operaciones de lucha contra incendios por creación de
una capa libre de humos; o
5) Una combinación de cualesquiera de éstos.
b) Se elaborará una documentación indicando que la filosofía del diseño y
los cálculos satisfacen uno o una combinación de los objetivos de diseño
dados en 4.1.a) y están previstos y puestos a disposición del propietario
del edificio donde se instala el SAAECH y/o el usuario del sistema.
Esta documentación contendrá toda la información necesaria (bocetos y
planos, descripción, lista de componentes, acta de certificación de
instalación, informes de ensayo de los componentes, detalles de los
cálculos hechos, etc.) para una identificación clara del sistema instalado.
c) Si una obra de construcción existente con un SAAECH se alterase
estructuralmente o si el uso de la obra de construcción donde el
SAAECH está instalado se cambiase, todo el sistema será recalculado,
incluyendo cualquier cambio del entorno exterior. Por el diseñador del
nuevo sistema, se dispondrá la documentación de 4.1.b) y se
proporcionará una documentación fechada y pondrá a disposición de la
propiedad de la obra de construcción donde se instale el SAAECH y/o
para el usuario del sistema.
d) Se incorporará dentro del diseño del sistema la compatibilidad con otras
protecciones y/o sistemas dentro del mismo edificio.
e) Las interacciones del SAAECH con otras protecciones y/o sistemas del
edificio estarán de acuerdo con las cláusulas de la sección 7.
Pag.: 34
4.2 Fiabilidad
4.2.1 Generalidades
El SAAECH funcionará fiablemente y conforme a las requisitos establecidos de 4.2.2
a 4.2.6.
4.2.2 Selección de componentes y su instalación
Todos los componentes seleccionados y su instalación serán conformes a prEN
12101-1, prEN 12101-2, prEN 12101-3 y prEN 12101-4.
4.2.3 Mantenimiento y pruebas regulares
El SAAECH se mantendrá y probará regularmente de acuerdo con prEN 12101-4.
Para un SAAECH que sirve como protección a los medios de evacuación, se
establecerá un sistema de gestión de seguridad de acuerdo con prEN 12101-4, con
personal que esté familiarizado con la filosofía de diseño de 4.1.a) y 4.1.b) y el
funcionamiento del SAAECH. El personal de gestión de la seguridad se
responsabilizará del mantenimiento y pruebas del SAAECH de acuerdo con prEN
12101-4.
4.2.4 Aplicación del SAECH y gestión de la seguridad
Con el fin de satisfacer los objetivos de diseño de 4.1, el SAECH funcionará de
acuerdo con el siguiente procedimiento:
a) El SAAECH para protección de medios de evacuación (seguridad de
vidas) se activará por sistemas de detección de humos (conforme a EN
54). Se harán previsiones para asegurar que esta activación de los
distintos componentes del SAAECH no puede ser dominada por control
manual, salvo en el caso de 4.3.a).
Nota: Si los medios de evacuación van a ser protegidos, serán asimismo
conformes a las prescripciones generales de este Reglamento.
b) El SAAECH para protección de las propiedades se activará por un
mecanismo de flujo de agua, que funcione a una presión de flujo
característica equivalente a la del menor flujo a través de un rociador
simple, conforme a la EN 12259 y prEN 12845, o por liberación manual
o, por ambos métodos (ver 7.1.2).
c) El SAAECH para facilitar las operaciones de lucha contra incendios se
activará por un sistema de detección de incendios, de acuerdo con la EN
54, por un mecanismo de flujo de agua actuando a una presión
característica de flujo equivalente a la del menor flujo a través de un
rociador simple, de acuerdo con la EN 12845, por liberación manual o
por una combinación de estos métodos (ver 7.1.2).
4.2.5 Requisitos adicionales en caso de activación manual de un SAAECH
Habrá la posibilidad adicional de activar o desactivar un SAAECH, que normalmente
se activa por incendio o por un sistema de detección de humos, mediante control
manual que predomine sobre la activación automática, y se harán previsiones
Pag.: 35
técnicas que aseguren que este control manual solamente puede ser ejecutado por
personas autorizadas que estén familiarizadas con el SAAECH (p.e. el personal de
gestión de la seguridad descrito en 4.2.3 o el servicio de lucha contra incendios).
Si hay activación no automática del SAAECH, el control manual solamente será
accesible desde fuera del edificio o desde una habitación protegida dentro del
edificio que esté alejada del compartimento para el que está previsto el SAAECH y
que no puede ser afectada por la inflamación general (backdraft).
4.2.6 Alimentación de energía
El funcionamiento del SAAECH será realmente de actuación sobre fallo-seguro, con
alimentación de energía auxiliar o de reemplazamiento, protección de componentes,
componentes permanentes e instalación de acuerdo con la prEN 12101-4.
4.3 Utilización combinada de aireadores naturales y mecánicos
Los aireadores naturales y mecánicos o de ventilación forzada, no se utilizarán
ambos sistemas para extracción en el mismo depósito de humos o, para entrada de
alimentación de aire de reemplazamiento en el mismo compartimento de incendio.
Un sistema de extracción de humos y calor estará constituido por cualquiera de los
pares siguientes:
a) Un sistema natural de extracción con un sistema natural de alimentación
de aire de reemplazamiento; o
b) Un sistema natural de extracción con un sistema mecánico de
alimentación de aire de reemplazamiento; o
c) Un sistema de extracción mecánico con un sistema natural de
alimentación de aire de reemplazamiento; o
d) Un sistema de extracción de humos y calor confiado en un sistema de
extracción mecánico y un sistema mecánico de suministro de aire de
reemplazamiento (sistema de empujar y tirar), pero esto no se diseñará
a menos que sea suministrada una ingeniería completa y una detallada
descripción del sistema, demostrando cómo trabajará el sistema bajo las
condiciones de diseño.
4.4 Secuencia de funcionamiento de los mecanismos que comprende un
SAAECH simple
4.4.1.La secuencia de activación de los mecanismos que componen un SAAECH
simple no afectará adversamente al éxito de funcionamiento de cualquiera de sus
dispositivos. Por ejemplo, los ventiladores no funcionarán antes de la entrada de
alimentación de aire, si la reducción de presión producida por estos ventiladores no
proporciona la apertura de esas entradas de aire.
Nota: Este tópico es discutido con más detalle en la EN 12101-4.
Pag.: 36
4.4.2. Cuando la iniciación es automática, el SAAECH completo alcanzará todas sus
funciones proyectadas en 60 segundos desde la recepción de una señal de
comando.
4.5 Interacciones entre las distintas zonas de humos en un edificio
4.5.1 Cada zona de humos está separada de las otras y forma un
compartimento de incendio
Cuando cada zona de humos está separada de las otras y forma un compartimento
de incendios, la ventilación mecánica puede alcanzarse por conexión mediante
conductos de alguna o de todas las zonas de humos, con uno o más ventiladores de
extracción, sirviendo a todas las zonas de humo conectadas.
El flujo volumétrico a ser extraído se calculará para el peor caso de un posible
incendio de diseño en el compartimento conectado pertinente.
Un incendio se detectará por un sistema de detección de humos de acuerdo con la
EN 54, el cual impulsará los reguladores de control de humos situados en las
aberturas entre la zona de humos y el conducto de trabajo que conduce desde esta
zona al ventilador de extracción (o ventiladores) de modo que solamente la zona
donde se ha detectado el incendio esté conectada al conducto de extracción (e.d.
regulador de control de humos abierto) y las otras zonas de humos estén aisladas
del conducto de extracción (e.d. reguladores de control de humos cerrados).
Cada zona de humos tendrá su propio suministro de aire de reemplazamiento.
4.5.2 Cada zona de humos está separada de las otras por paredes y/o cortinas
de humos (sin formar distintos compartimentos de incendio)
4.5.2.1
Generalidades
Cuando cada zona de humos está separada de las otras por paredes y/o cortinas de
humos, puede aplicarse el mismo SAAECH mecánico como el descrito en 4.5.1 ó,
cada zona de humos puede estar equipada con un SAAECH independiente, natural
o mecánico.
Como las distintas zonas de humos solamente están separadas por paredes y/o
cortinas de humo, en ciertas fronteras es posible que se desborde el humo desde la
zona de humos afectada por el incendio dentro de zonas de humos adyacentes, p. e.
a través de los resquicios entre cortinas de humos. Este humo descarriado no
pondrá en peligro los medios de evacuación o entorpecerá seriamente las
actividades de lucha contra incendios en las zonas de humos adyacentes, pero
activará los detectores de humos que están instalados allí. Esto puede dar lugar a un
fallo del SAAECH si los mecanismos de un SAAECH de otra zona de humos fuera
de la zona afectada por el incendio entran en funcionamiento y afectan
adversamente al funcionamiento del SAAECH de la zona de humos del incendio.
Esto también es aplicable si un incendio empieza debajo de un dintel o cuelgue
estructural o cortina de humos, porque el humo entrará en ambas zonas. En estos
Pag.: 37
casos no puede predecirse en cual de las zonas de humos vecinas responderán
primero los detectores de humos y si será activado el SAAECH apropiado.
Nota: Este escenario se evitará previniendo cualquier posibilidad de
incendio que pueda ocurrir debajo de un cuelgue estructural, dintel o
cortina de humos (p.e. utilizando este espacio como camino de
circulación para peatones en lugar de para colocar combustibles).
4.5.2.2
Requisitos
Los siguientes requisitos son de aplicación donde cada zona de humos en un edificio
está separada de las otras por paredes y/o cortinas de humos.
a) Si hay un suministro de aire de reemplazamiento distribuido por todas
las zonas de humos contenidas en el mismo compartimento de incendio,
estas aberturas de entrada de aire y puertas serán conformes a 6.8.
b) Si se utiliza extracción natural de humos, los aireadores en una zona de
humos adyacente a la zona de humos que tiene el incendio pueden
abrirse si son activados por la respuesta de los detectores de humos en
esta zona debido al escape de humos.
c) Si se aplica extracción mecánica de humos y cada zona está equipada
con su propio SAAECH (incluyendo todos los conductos y ventiladores
de extracción) Los ventiladores para una zona de humos adyacente de
la zona afectada por el incendio pueden entrar en funcionamiento si son
activados por la respuesta de los detectores de humo en esta zona
debido a la expansión del humo, previniendo que el suministro de
energía es suficiente para todos los ventiladores funcionando
simultáneamente y que la velocidad del aire a través de las aberturas de
entrada es menor que 5 m.s-1.
De otro modo, una vez que un SAAECH ha entrado en funcionamiento
en una zona de humos, esto asegurará que otras acciones que afecten
al funcionamiento del SAAECH no son activadas por respuesta de los
detectores de humos en una zona de humos adyacente debido a la
extensión de los humos (p.e. no se ponen en marcha ventiladores
adicionales).
d) Si se aplica extracción mecánica de humos y las zonas de humos
vecinas están conectadas por conductos a un ventilador de extracción o
a un conjunto de ventiladores como se describe en 4.5.1, los reguladores
de control de humos en una zona de humos adyacente a la zona
afectada por el incendio, pueden abrirse si son activados por la
respuesta de los detectores de humos en esta zona debido a la
expansión de los humos, previniendo que el flujo volumétrico extraído es
todavía suficiente para cada zona simple como se ha calculado por
aplicación de 6.1 a 6.8 y si la velocidad del aire a través de las aberturas
de entrada es todavía menor que 5 m.s-1.
De otro modo, una vez que un SAAECH ha entrado en funcionamiento
en una zona de humos, esto asegurará que otras acciones que afecten
Pag.: 38
al funcionamiento del SAAECH no son activadas por respuesta de los
detectores de humos en una zona de humos adyacente debido a la
extensión de los humos (p.e. no se abren reguladores de control de
humos adicionales).
4.6 Protección con rociadores
Los rociadores, cuando esté especificado, serán conformes con la prEN 12845.
Pag.: 39
5
Procedimiento de cálculo requerido
5.1 Generalidades
El flujo de los gases térmicamente flotantes desde un incendio, a través de un
edificio, hasta formar un depósito de humos, y su extracción desde el edificio a la
atmósfera que le rodea, está afectado por muchos factores internos que incluyen la
forma del edificio y cada una de las partes del recorrido, y factores externos tales
como la presión del viento, las sobrecargas de nieve, heladas, etc.
Para que un SAAECH sea eficaz, se proyectará por un procedimiento en el que se
tomarán en consideración todas estas influencias.
El procedimiento de diseño considerará una sucesión de zonas (también conocidas
como “regiones de diseño”), las cuales se corresponden con las etapas sucesivas en
el camino seguido por los gases de los humos.
5.2 Regiones de diseño
5.2.1 Generalidades
Para grandes espacios de volumen simple, e.d. donde el humo asciende
directamente desde el combustible ardiendo a la capa térmicamente flotante en el
depósito de humos, se considerarán las siguientes regiones de diseño (de 5.2.2 a
5.2.8; ver figura 5.1):
Viento
Nieve y heladas. Altas temperaturas Aireador
Nieve y heladas. Altas temperaturas
Techos suspendidos
Falso techo
Depósito de humos
Cortinas
de humos
El penacho
de humos
Y
Admisión
de aire
Entrada
de aire
El incendio
Figura 5.1: Regiones de diseño para grandes espacios de volumen simple
Pag.: 40
5.2.2 El incendio
El diseño se basará en un incendio en situación-estable de un tamaño apropiado al
edificio implicado (ver 6.1).
5.2.3 El penacho por encima del incendio; ascenso hasta el depósito de
humos
La altura a la base de la capa de humos estará especificada por consideraciones de
seguridad de las vidas y, el valor de la masa circulante de los gases del humo
entrando en el depósito, se calculará como se establece en 6.2.
Para diseños de control de temperatura, se establecerá la temperatura de la capa
flotante de humos. El valor de la masa circulante entrando en la capa y la altura de
ascenso del penacho se calcularán como se establece en 6.2.
5.2.4 El depósito de humos y los aireadores
El depósito de humos será de suficiente profundidad; los gases en él estarán entre
límites aceptables de altura libre de humos y baja temperatura; y la extracción de
humos se calculará como se establece en 6.6.
5.2.5 Influencias externas
El efecto de las influencias externas, tales como viento y nieve, estarán
contempladas en el diseño, como se establece en la sección 6.7.
5.2.6 Admisión de aire (incluyendo cualquier puerta o abertura que pueda
servir)
Las entradas de admisión de aire serán en consonancia con los requisitos
contemplados en la sección 6.8.
5.2.7 Cortinas de humos colgando-libres
Cuando existan, las cortinas de humos colgando-libres permitirán la deflexión fuera
de la vertical por los efectos de flotación inducida, y serán conforme a los requisitos
de 6.9.
5.2.8 Techos suspendidos
Como los techos suspendidos, cuando existan, pueden complicar el flujo de los
gases de los humos, el diseño tendrá en cuenta esta circunstancia según se
especifica en 6.10.
5.3 Etapas adicionales en el cálculo
5.3.1 Generalidades
En edificios donde el penacho inicial por encima del incendio es interceptado por un
techo y el humo circula lateralmente antes de derramarse dentro de un espacio
adyacente más alto, se establecen etapas adicionales en el cálculo del movimiento
Pag.: 41
de los humos y del caudal de entrada de aire dentro de los gases de los humos, tal
como se indica desde 5.3.2 a 5.3.6 (ver también figura 5.2).
Nota: Ejemplos de tales edificios incluyen centros comerciales multiplanta,
atrios y edificios con plantas de entresuelo, etc.
Plano neutro de presiones
Depósito de
humos
El derrame
del
penacho
El voladizo
Entrada de aire
El penacho
El incendio
Figura 5.2: Regiones de diseño. Etapas adicionales en el cálculo para atrios
5.3.2 El incendio
El incendio de diseño se basará en un incendio en situación-estable de un tamaño
apropiado al edificio implicado, tal como se establece en la sección 6.1.
5.3.3 El penacho por encima del incendio
El penacho por encima del incendio será como se establece en 6.2, pero puede
estar combinado con el flujo de los gases del humo saliendo de la habitación del
incendio dentro de un cálculo simple como se requiere en la sección 6.3.
Nota: Los métodos para impedir que los gases del humo fluyan más allá de
la abertura de la habitación del incendio están descritos también en
6.3.
5.3.4 El voladizo
Cuando un voladizo (o la cara inferior de una galería) sobresale más allá de la
abertura de una habitación de incendio, el efecto sobre el flujo y el caudal de los
humos en el borde de derrame se calculará como se especifica en la sección 6.4.
Si en el proyecto de ventilación para extracción de los humos está previsto que los
humos estén contenidos formando un depósito debajo del voladizo o de la galería,
para impedir que se derramen dentro del espacio adyacente, se aplicarán en su
lugar los requerimientos apropiados que se contemplan en dicha sección 6.4.
Pag.: 42
5.3.5 El derrame del penacho
La mezcla de aire dentro del derrame del penacho de humos se calculará tal como
se establece en la sección 6.5.
Para aplicaciones de seguridad de vidas se establecerá la altura de la base de la
capa flotante de gases de los humos por encima del camino de evacuación más alto
abierto al mismo espacio que el incendio y sus humos, (ver 6.5).
Para sistemas de control de temperatura, se establecerá la temperatura de los gases
en el depósito de humos (e.d. en la capa) y se calculará la masa circulante que entra
en la capa (ver 6.5).
Nota: Los procedimientos de cálculo para el derrame del penacho en 6.5
pueden utilizarse para determinar la altura de la base de la capa de
humos.
Las medidas para impedir que el humo afecte a las galerías más altas serán como
las establecidas en la sección 6.5.
5.3.6 Influencias externas
Cuando la presión de la capa de humos en un atrio puede reducirse por debajo de la
del ambiente, para impedir el movimiento de los humos hacia el interior de las
habitaciones adyacentes a este atrio, se incluirán en los cálculos de diseño los
efectos de la presión del viento tal como se establece en la sección 6.11.
5.4 Compatibilidad
La compatibilidad con otras protecciones y sistemas del mismo edificio, la cual es
esencial, estará asegurada de acuerdo con los requerimientos incluidos en las
cláusulas del capítulo 7.
5.5 Modelos de zona basados en ordenador
Cuando son utilizados modelos de zona basados en ordenador para llevar a cabo
los cálculos establecidos por este Apéndice como parte del proceso de diseño, todas
las fórmulas matemáticas utilizadas en estos modelos, cuestiones o hechos
asumidos, y valores de entrada de parámetros estarán explícitamente incluidos en la
documentación puesta a disposición del propietario del edificio, tal como se
establece en 4.1.
Adicionalmente, se incluirá en la documentación información concerniente a la
validación de los modelos de zona basados en ordenador utilizados. Cuando tal
información de validación exista en la literatura disponible publicada, será suficiente
con citar las referencias apropiadas.
Pag.: 43
Requisitos de ejecución
6.1 El modelo de incendio como una base para el diseño
6.1.1 Generalidades
El desarrollo de un incendio dependerá de muchos factores, incluyendo:
- La naturaleza de los materiales presentes;
- La cantidad de materiales presente;
- Las posiciones de los materiales en relación con otros (p.e. sillas
amontonadas, sillas fuera de uso);
- Las posiciones de los materiales en relación con las paredes, techos,
etc.;
- La disponibilidad de oxígeno (a pesar de que el oxígeno está siempre
libremente disponible cuando está funcionando un SAAECH);
- La presencia y eficacia de los dispositivos de supresión de incendios
(p.e. rociadores);
- Si el combustible está resguardado de la acción del agua pulverizada
de los rociadores.
Es normalmente más que “un arte” calcular el desarrollo del incendio en un conjunto
de todo tipo de materiales combustibles salvo que se trate de series de materiales
simples. Es por tanto necesario a menudo utilizar otras fuentes de información.
Cuando se dispone de ellas, el mayor tamaño de incendio razonablemente posible
puede deducirse de las estadísticas de incendio en el tipo de ocupación o uso en
cuestión, o de la experimentación sobre conjuntos combustibles apropiadamente
similares. De otro modo la deducción puede basarse en la práctica común o en las
dimensiones físicas del conjunto aislado de materiales combustibles, o en una
valoración del tamaño que el incendio puede haber alcanzado antes de que los
Servicios Contra Incendios hayan llegado a aplicar un agente extintor.
Es necesario averiguar el valor del calor despedido por el combustible ardiendo. Sin
embargo, dado que virtualmente todos los incendios son una combinación de
numerosos materiales diferentes (mas que por un elemento individual), el valor del
calor liberado viene a ser, por necesidad, un valor promedio. Incluso cuando la
evaluación sea poco científica, es esencial hacer una valoración de los parámetros
clave del incendio (tamaño del incendio y valor del calor liberado) para el proyecto.
Nota: Se recomienda que todas las decisiones concernientes a la elección y
cuantificación del incendio de diseño sean acordadas con las
Autoridades Reguladoras en una etapa temprana del proceso de
diseño.
6.1.2 Requisitos
En el incendio para el diseño se tendrán en cuenta los siguientes requisitos:
Pag.: 44
a) Se identificarán las posibles situaciones de incendios en el espacio a ser
ventilado por el SAAECH.
b) Para zonas de tiendas de venta al por menor, oficinas, aparcamientos de
coches y habitaciones de hotel, se hará una valoración del perímetro y del
calor liberado por el incendio de diseño como la dada en la Tabla 1.
Nota: Cuando la habitación del incendio es menor que la Af dada en la
Tabla 1, se asumirá que Af es el área de la habitación, y se
reducirá qf en proporción.
c) Para ocupaciones o usos no listados en la Tabla 1, el diseñador
identificará la altura del conjunto de combustible y cada situación de
incendio.
d) Desarrollos especulativos cuando los rociadores son una opción tardía,
serán tratados como sin rociadores para seleccionar un incendio de
diseño.
e) Un SAAECH no se considerará para cualquier conjunto de combustibles
sin rociadores más alto que 4 m.
Nota: Cualquier incendio serio en un edificio de almacenamiento por
estibas o por estanterías con materiales combustibles más alto de
4 m y sin rociadores se puede esperar que acabe en la pérdida
total del edificio.
f)
Para conjuntos combustibles no incluidos en la Tabla 1 y más bajos de 4
m, el diseñador evaluará una superficie (Af) y un perímetro (P) basandose
en la extensión física del combustible o, en el mayor tamaño
razonablemente posible del incendio cuando los bomberos apliquen por
primera vez un agente extintor al incendio o, el mayor tamaño
razonablemente posible cuando sea considerado el efecto de la acción de
los rociadores. El diseñador incluirá argumentos para justificar la elección
en la documentación requerida en 4.1. El diseñador deberá acordar la
elección con las autoridades reguladoras apropiadas en una etapa
temprana del proceso de diseño.
g) Los conjuntos combustibles, en la inmensa mayoría de los incendios, no
constarán de un material solamente, sino de una gran variedad de
materiales diferentes, con distintos valores de combustión y emisión de
calor. Para los fines de diseño, el diseñador utilizará los valores dados en
el Anexo A, completando los cálculos apropiados para la altura y bajo
valor de emisión de calor para las condiciones con rociadores y sin
rociadores. El uso de estos dos valores es necesario para determinar el
peor caso posible para la gran variedad de combustibles que estarán
implicados en el incendio. Una vez completados ambos, la altura y el valor
bajo de emisión de calor, se pondrá de manifiesto el peor caso de los
requisitos del sistema y será la base del diseño del SAAECH.
Pag.: 45
h) Para almacenamientos por estibas o por estanterías más altos que 4 m,
donde hay instalados rociadores en el techo o en las estanterías, el
diseñador evaluará el perímetro del incendio accesible a la aproximación del
aire (P), y el promedio de la temperatura de los humos por encima de la del
ambiente (Θ) 1 m por encima de la parte más alta de los materiales
almacenados, como sigue:
1) Cuando una partición dentro del conjunto combustible previene la
combustión a través de la cara opuesta de la estiba o estantería, el valor de
P será dos secciones completas de separación, o la distancia desde un
conducto vertical hasta el próximo conducto, o la distancia entre cabezas de
rociadores vecinas montadas a la misma altura, cualquiera que sea la mayor
de éstas o, dos veces ésta, cuando no hay semejante partición.
2) El valor de Θf se tomará como 150 ºC. Si es necesario un valor del flujo de
calor convectivo a 1 m por encima de los materiales almacenados, se
utilizará el procedimiento de cálculo establecido en el Anexo B.
Pag.: 46
Tabla 1 – Modelos de incendio de diseño
USO U OCUPACIÓN
Áreas de venta al por
menor:
Rociadores
de
respuesta
normal.
Rociadores
de
respuesta
rápida.
(a)
- Sin rociadores .
Oficinas:
Rociadores
de
respuesta
normal.
- Sin rociadores. Camacombustible controlada
(b)
- Sin rociadores .Está
previs
ta total implicación en el
incendio por ser camacombustible controlada
por encima del usado en
la
sección 6.3
Habitación de hotel:
Rociadores
de
respuesta
normal.
- Sin rociadores.
Aparcamiento de coches:
- Un coche ardiendo.
ÁREA DE INCENDIO
(Af)
m2
PERÍMETRO (P) DEL
INCENDIO
m
VALOR DEL CALOR
LIBERADO (qf)
kW / m2
10
12
625
5
9
625
Toda la habitación
Ancho de la abertura
1200
16
14
225
47
24
255
Toda la habitación
Ancho de la abertura
255
2
6
250
Toda la habitación
Ancho de la abertura
100
10
12
400
El área del incendio para los fines del diseño de un SAAECH no se confundirá con el “Área de operación” del
diseño de rociadores, la cual está especificada en prEN 12845.
(a)
Si el compartimento de venta al por menor no tiene rociadores, pero está equipado con un sistema de detección
automática de humos previsto para el departamento público del servicio de incendios, el sistema de ventilación de
humos diseñado puede estar basado en el tamaño de incendio dado en esta tabla para un área de venta al por
menor con rociadores de respuesta normal. En tal caso, el sistema de ventilación de humos se verá como si fuese
solamente con el fin de ayuda en la lucha contra incendios y no se asume que sea eficaz en la protección de los
medios de evacuación.
(b)
Cuando una habitación está completamente implicada en el incendio, parte del calor producido puede generarse
en llamas que salen por la abertura de la habitación. No es raro que la temperatura de los gases saliendo por la
abertura exceda casi los 1000 ºC.
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6.2 Penacho que asciende directamente desde el incendio hasta el depósito
de humos
6.2.1 Generalidades
La selección de un modelo de “incendio de diseño” apropiado a las circunstancias,
tal como se describe en 6.1 habrá dado lugar a la especificación de un valor del
calor liberado de diseño (qf) (excepto para incendios de almacenes en altura donde
se habrá establecido en su lugar una temperatura de la capa de humos Θf por
encima del almacenamiento), un área del incendio en planta (Af) ; y un perímetro del
incendio (P) . En la mayoría de los ejemplos de diseño el incendio estará situado en
el suelo.
Para proyectos que pretenden proteger el uso de las vías de evacuación abiertas al
espacio que contiene el incendio, es necesario prever una altura suficiente de aire
limpio debajo de la capa de humos (Y). Para diseños destinados al control de
temperatura es necesario establecer la temperatura apropiada de la capa de humos.
Nota: Los diseños que pretenden proteger las propiedades pueden
considerar como adecuados cualquiera de los dos procedimientos.
Los centros comerciales de una planta, con zona peatonal de mayor altura que los
comercios que la bordean, son casos especiales que tienen geometrías que
permiten el flujo de humos debajo del techo de la tienda, fuera del penacho inicial,
hasta entrar en la zona peatonal para formar el depósito de humos. Es posible usar
una correlación que presupone, para los fines del proyecto, que el incendio puede
ser tratado como si estuviese localizado en el mall, y que en el penacho de humos
entra una cantidad de aire mayor de la usual.
Nota: Esta correlación deja de ser válida si la base de la capa en la zona
peatonal está demasiado lejos por encima de la abertura entre la
tienda y dicha zona.
6.2.2 Requisitos
Se considerarán en el diseño los siguientes requisitos:
a) El diseñador determinará las circunstancias en las que la parte más baja del
incendio pudiera estar más alta que el suelo de la planta.
b) No se proyectará un SAAECH con una altura desde el suelo a la base de la
capa de humos menor que un décimo (1/10) de la altura de suelo a techo.
c) No se proyectará un SAAECH con una altura desde la base del incendio
(normalmente el suelo) a la base de la capa de humos de más de nueve
décimos (9/10) de la altura desde la base del incendio al techo.
d) El flujo de calor convectivo (Qf) transportado por los gases de los humos que
penetran en el depósito de humos, se tomará como 0,8 veces el valor del
calor emitido (qf . Af) predeterminado para el modelo de incendio de diseño,
Pag.: 48
a menos que el proyectista pueda demostrar hechos o razones que
aconsejen el uso de un valor diferente.
e) Para diseños en los que se pretende asegurar las vidas, para los que se
requiere una altura libre entre el camino de evacuación y la base de la capa
de humos, para el valor mínimo de esta altura (Y) se adoptarán los valores
que se exponen en la Tabla 2.
f) Cuando la temperatura predeterminada para la capa de humos es menor
que 100 ºC por encima de la tempertaura del ambiente, se añadirán 0,5 m a
cada valor mínimo de Y obtenido de la Tabla 2. (De acuerdo con Morgan el valor
de 100 ºC por encima de la temperatura ambiente es excesivamente conservador dado que
la difusión de los humos en el aire ambiente no se suele iniciar hasta que la temperatura de
éstos baja a 50 ºC por encima de la temperatura ambiente, por lo que estimo que
deberíamos reconsiderar este valor de la PrEN 12101-5).
g) Cuando no sea posible alcanzar la altura libre mínima (Y) establecida en la
Tabla 2, pero es necesario disponer de aire limpio por encima de las rutas de
evacuación (p.e. mejoras o reformas en edificios ya construidos y/o históricoartísticos donde es necesario mejorar la seguridad, sin alcanzar
necesariamente todas los requisitos de la reglamentación), cada caso se
decidirá sobre la base de sus propias peculiaridades, adoptando soluciones
alternativas siempre que sean aprobadas por el órgano competente.
h) El procedimiento de diseño para las zonas peatonales de los centros
comerciales de planta simple del Anexo B, no es aplicable a casos donde la
base de la capa en la zona peatonal está más de 2 m por encima de la parte
superior de la abertura entre la tienda del incendio y el dicha zona. En su
lugar, el proyectista utilizará los procedimientos para espacios multiplanta o
atrios.
i) La altura de ascenso hasta la base de la capa de humos en el depósito de
humos tendrá previstos al menos 0,5 m de altura limpia de humos por
encima de la parte superior de los géneros almacenados.
j) El diseñador utilizará estos requisitos funcionales, junto con el modelo de
incendio de diseño seleccionado, para calcular el valor de la masa de gases
de humos circulante que penetra en el depósito de humos.
Nota: Algunos procedimientos de cálculo apropiados están expuestos en
el Anexo B
Tabla 2 – Mínima altura limpia por encima de las rutas de evacuación
TIPO DE EDIFICIO
Edificios públicos (p.e. malls de planta simple, vestíbulos de exposiciones)
Edificios no públicos (p.e. oficinas, apartamentos, prisiones)
Aparcamientos de coches
ALTURA MÍNIMA
(Y)
m
3,0
2,5
2,5 ó 0,8.H
(Cualquiera que sea menor)
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6.3 Flujo de los gases de los humos calientes desde un recinto de incendio
hacia un espacio adyacente
6.3.1 Generalidades
Muchos edificios tienen habitaciones abiertas a un espacio común con mucha más
altura de techo, p.e. las zonas peatonales de los centros comerciales multiplanta o
de centros comerciales de planta simple (donde la zona peatonal tiene mucha más
altura de techo que la altura de la abertura de las tiendas que comunica con ellos),
atrios y edificios con plantas de entresuelo. En semejantes edificios, cualquier
incendio en el piso de este espacio mayor, será tratado como si el edificio fuese de
planta sencilla con la altura de techo correspondiente que tenga.
Se adoptarán medidas adicionales cuando el incendio ocurra en una de las
habitaciones adyacentes al espacio de mayor altura. En tales casos, el proceso de
selección para el modelo de incendio de diseño en la habitación será el mismo. El
penacho de humos inmediatamente por encima del incendio será tal y como se
describe en la sección 6.2, pero la capa de humos formada bajo el techo de la
habitación fluirá horizontalmente a través de la abertura(s) hacia el espacio mayor, a
menos que se tomen medidas especificas para impedirlo.
Una barrera física sellando la abertura permitirá a la habitación tener su propio
SAAECH, diseñado como para un espacio simple de volumen sencillo. El descenso
de cortinas para humos servirán como barreras y pueden permitir al
reemplazamiento de aire penetrar a alimentar el SAAECH en la habitación. Puede
utilizarse el diseño de un “canal de extracción” en lugar de las barreras físicas para
impedir el paso de los humos más allá de las mismas.
El proyectista del SAAECH calculará la cantidad de humos que alcanzan la capa
flotante en el espacio mayor. Esto requiere cálculos del valor de la masa circulante
de humos en cada etapa del camino y un cálculo del valor de la masa circulante en
la abertura de la habitación. Es necesario también identificar si el modelo de
incendio de diseño seleccionado es realista para estas circunstancias. Esto puede
comprobarse calculando la temperatura de los gases debajo del techo de la
habitación del incendio o en sus aberturas. Si la temperatura es demasiado alta, el
calor de radiación en la habitación causará rápidamente la implicación total de todo
el combustible disponible en la habitación (e.d. combustión súbita generalizada o
flashover). En tal caso, una situación en la que el modelo de incendio de diseño
razonable solamente puede ser una habitación totalmente implicada, requiere una
nueva evaluación del valor del calor emitido, y también requiere un cambio en los
procedimientos de cálculo. Se puede asegurar que los rociadores impedirán el
flashover en la habitación del incendio.
La experimentación ha demostrado que la pérdida de calor de los gases de los
humos que se mueven a través de una habitación hacia el interior de un espacio
adyacente, es frecuentemente mucho mayor que en el penacho de humos por
encima del incendio.
Pag.: 50
6.3.2 Requisitos
6.3.2.1
Utilizando el modelo de incendio de diseño seleccionado, el diseñador
del SAAECH calculará el valor de la masa circulante de los gases de los
humos que pasan desde un ejemplo representativo de cada habitación, al
interior del espacio adyacente.
Nota: Algunos métodos apropiados están descritos en el Anexo C.
6.3.2.2
El flujo de calor convectivo en la abertura se tomará de la Tabla 3:
Tabla 3 – Flujo de calor convectivo en la abertura de la habitación
TIPO DE HABITACIÓN
Tiendas con rociadores
Tiendas con rociadores de respuesta rápida
Oficinas con rociadores
Oficinas sin rociadores
Habitaciones de hotel sin rociadores
FLUJO DE CALOR
CONVECTIVO Qw
(MW)
5
2,5
1
6
1
6.3.2.3
Para cualquier otro tipo de ocupación o uso sin rociadores, el flujo de
calor convectivo en la abertura se tomará como 0,5 veces el valor del calor
emitido (qf . Af) del modelo de incendio de diseño seleccionado, a menos que
se puedan proporcionar por el diseñador, evidencias para apoyar un valor
diferente elegido para las circunstancias particulares del proyecto.
6.3.2.4
Para cualquier otro tipo de ocupación o uso con rociadores, el flujo de
calor convectivo en la abertura se tomará como 0,25 veces el valor del calor
emitido (qf . Af) del modelo incendio de diseño seleccionado, a menos que se
puedan proporcionar por el diseñador, evidencias para apoyar un valor
diferente elegido para las circunstancias particulares del proyecto.
6.3.2.5
Se calculará la temperatura de los gases que salen de la habitación. Si
ésta es más alta que 550 ºC, el modelo de incendio de diseño se sustituirá por
considerar que está ardiendo todo el combustible en la habitación. En este
caso no se aplicarán requisitos mayores que los de 6.3.2.2.
6.4 El flujo de los gases de los humos bajo un voladizo saliente más allá de la
ventana o abertura de una habitación de incendio
6.4.1 Consideraciones generales
Cuando los gases calientes de los humos salen por la abertura de una habitación de
incendio y ascienden hasta encontrarse con la cara inferior del sofito de una galería
o voladizo sobresaliente, tiene lugar una entrada de caudal de aire ambiente al
interior de dicho flujo.
Si la parte superior de la abertura está a la misma altura que la cara inferior de la
galería o voladizo, no hay entrada de caudal de aire ambiente porque los gases de
los humos continúan circulando horizontalmente. Hay dos opciones principales de
diseño cuando los gases de los humos alcanzan el saliente del sofito o vuelo. Puede
Pag.: 51
considerarse que los gases se dejan fluir o se canalizan hasta el borde de derrame,
desbordándose hacia el interior del vacío para ascender a través del espacio
principal, o puede crearse un depósito de humos debajo del saliente del sofito o
vuelo, impidiendo que los gases se derramen en dicho espacio principal.
El derrame de los gases puede evitarse por uno de los dos procedimientos
siguientes: utilizando cortinas o pantallas para humos que descienden a lo largo del
borde del vacío principal o, utilizando un canal de extracción a lo largo de dicho
borde del vacío.
6.4.2 Requisitos
6.4.2.1
Si se permite a los gases de los humos derramarse en el interior del
espacio principal, se calcularán los valores de la masa circulante y del flujo de
calor convectivo en el borde de derrame.
Nota: Se incluyen en el Anexo D algunos procedimientos de cálculo.
6.4.2.2
Se montarán debajo del saliente del voladizo cortinas para humos
(también conocidas como pantallas de canalización) u otros elementos
estructurales, para producir un penacho de humos más compacto. Estas
cortinas o pantallas pueden ser permanentes o pueden descender
automáticamente dentro del lugar donde el humo se ha detectado.
6.4.2.3
Las cortinas para humos, o los elementos estructurales equivalentes,
serán al menos 0,1 m más profundas que la profundidad calculada de los
gases del humo que fluyen debajo del borde de derrame, y se extenderán
cruzando toda la anchura del saliente del sofito o vuelo.
Nota: En el Anexo D se incluyen algunos procedimientos de cálculo.
6.4.2.4
Si el saliente del sofito se extiende menos que 1,5 m más allá de la
abertura de la habitación del incendio, no serán necesarias pantallas de
canalización.
6.4.2.5
Si está previsto impedir el desbordamiento de los gases de los humos
hacia el interior del vacío principal, se calcularán los valores de la masa
circulante y del flujo de calor convectivo en la capa de humos flotante que
formará el depósito debajo del saliente del sofito o vuelo.
Nota: En el Anexo D se incluyen algunos procedimientos de cálculo.
6.4.2.6
Las cortinas para humos montadas a lo largo del borde del vacío serán
permanentes o se activarán descendiendo automáticamente en su posición
cuando se detecten humos.
6.4.2.7
Cualquier cortina montada a lo largo del borde del vacío para impedir el
desbordamiento, será mas profunda que los gases de los humos que circulan
contra dicha cortina, incluso cuando la cortina está montada
perpendicularmente en ángulo recto al flujo de los gases de los humos que
salen desde la abertura de la habitación del incendio.
Pag.: 52
Nota: En el Anexo D se incluye un procedimiento de cálculo.
6.4.2.8
Un canal de extracción montado a lo largo del borde del vacío para
impedir el desbordamiento, se dimensionará lo bastante grande como para
impedir que se derramen los gases de los humos.
Nota: Se incluye un procedimiento de cálculo en el Anexo D.
6.4.2.9
La altura libre de humos debajo de la capa flotante de los gases de los
humos en un depósito de humos formado debajo del saliente del sofito o
vuelo, será como se establece en 6.2, excepto para algún aumento local de
profundidad de la capa, cuando los humos al salir desde la abertura de la
habitación del incendio, se hacen más profundos al chocar contra una barrera
transversal.
6.4.2.10
Los requisitos para la extracción de los humos y para los depósitos de
humos formados debajo del saliente de un sofito o vuelo, serán los mismos
que los que se dan en 6.6 para un depósito de humos en el espacio de una
tienda-sencilla simple.
6.5 El derrame del penacho de humos
6.5.1 Generalidades
Cuando los humos y el calor no pueden, por diversas razones, ser confinados y
extraídos desde la habitación de origen o asociados al espacio de una galería, se
tomará en consideración la utilización de “flujo a través de” o ventilación en
situación-estable desde el espacio principal (p.e. un atrio).
La base de la capa de humos estará a una altura elegida normalmente por razones
de seguridad o para evitar que se superen los límites establecidos. Una vez que la
base de esta capa ha sido elegida para un incendio en el nivel inferior, cuando el
incendio es en una habitación adyacente, se establecerá la altura hasta la base de
dicha capa, por encima de la parte superior de la abertura (o por encima del borde,
saliente del voladizo o galería sobre la abertura cuando sea pertinente).
Nota: Cuando el incendio es sobre el suelo del atrio y, está directamente
debajo de la capa de humos que se forma debajo del techo del
atrio, el caudal que entra en el penacho ascendente de humos es
diferente del caudal que entra en el derrame del penacho de
humos en el borde del vacío. Este caso especial de incendio en el
piso del atrio está contemplado en 6.2.
No obstante, normalmente en general las peores condiciones a ser atendidas, son
un incendio en una habitación adyacente en el nivel más bajo, dado que esto da
lugar al mayor caudal entrante en el penacho ascendente de los humos y por tanto,
a la mayor cantidad de gases de los humos que entran en la capa flotante.
De modo que los humos que fluyen debajo del borde de derrame hacia el espacio
principal, girarán hacia arriba alrededor de dicho borde de derrame.
Pag.: 53
Tales penachos de humos son calificados a menudo como “derrame” de penacho, o
como “línea” de penacho. El término “línea” denota que la base del penacho que
sigue inmediatamente a la rotación es larga y relativamente estrecha.
Las líneas/derrames de penachos pueden tener una de las dos formas siguientes:
- Penacho adherido, cuando los gases de los humos se proyectan
directamente desde la abertura del compartimento, y el penacho está
ligado a la superficie vertical por encima de la abertura mientras asciende
hacia arriba.
Nota: Esto ocurrirá también cuando haya una superficie vertical por
encima del punto de rotación hacia el interior del vacío. La
superficie del penacho de los humos en contacto con el ambiente
atmosférico en el atrio, provocará la entrada de aire adicional en
el mismo [ver figura 6.1.a)]. Este tipo de penacho de humos es
conocido también de otras maneras como lado-simple, ligado o
penacho pared.
- Penacho libre, cuando los gases de los humos se proyectan dentro del
espacio, más allá de un saliente horizontal, p.e. una galería, permitiendo
al penacho ascender hacia arriba de forma no adherida.
Nota: Esto genera una gran superficie para caudal de entrada de aire en
ambos lados del penacho a lo largo de su anchura de derrame
[ver figura 6.1.b)], razón por la cual es también conocido como
penacho de lado-doble.
El volumen de caudal de aire que penetra en el interior del penacho ascendente, y
por tanto, la cantidad total de gases de humos que penetran en la capa de los
humos que se forma debajo del techo del espacio del atrio, está regulado
básicamente por cuatro parámetros iniciales:
a) El valor de la masa circulante o la temperatura de los gases en el borde
del punto de rotación dentro del atrio;
b) El flujo de calor de los gases;
c) La longitud de la línea del penacho de humos que entra en el atrio,
medida a lo largo del borde pasado el cual se derraman los humos;
Pag.: 54
(a) Penacho de humos adherido o lado-simple
(b) Penacho de humos libre o lado-doble
Figura 6.1: Líneas de penachos de humos en el interior del atrio
Pag.: 55
d) La altura a través de la cual ascenderá el penacho de los humos.
Reducciones en el valor de la masa circulante que penetra en la capa de humos
pueden conseguirse normalmente mediante modificaciones en c) y d).
La longitud de la línea del penacho puede controlarse con el uso de pantallas de
canalización (ver figuras D.1 y D.2 en el Anexo D).
La altura de ascenso del derrame del penacho de humos se elegirá para permitir una
altura suficiente de aire limpio por encima de las vías de evacuación más altas
abiertas al espacio, para que las personas puedan utilizarlas libremente. Las
personas y las vías de evacuación por debajo de la base de la capa flotante que se
forma en el depósito de humos, pueden todavía estar en peligro en aquellas galerías
por encima y cerca del penacho de humos ascendente, si el penacho hace volutas
hacia atrás al interceptar el siguiente sofito o vuelo más alto (ver figuras 6.2.(a) y
6.2.(b)). Esto puede impedirse si se proyectan las galerías lo bastante amplias,
alejandose de las aberturas de la habitación del incendio.
Cuando el propósito del diseño es la protección de las propiedades, es necesario
especificar la altura de ascenso para el derrame del penacho de los humos, la cual
permite que la base de la capa esté con toda seguridad por encima de cualquier
propiedad vulnerable o bienes. Alternativamente, para sistemas de control de
temperatura, la altura de ascenso del derrame del penacho de los humos, se elegirá
para alcanzar la temperatura deseada en la capa flotante del depósito de los humos.
6.5.2 Requisitos
6.5.2.1
Los SAAECH’s no se diseñarán con una altura desde el borde de
derrame hasta la base de la capa de humos de más de nueve décimos (9/10)
de la altura desde el borde de derrame hasta el techo.
6.5.2.2
Para diseños de seguridad de vidas, la altura limpia de humos entre la
vía de evacuación más elevada y la base de la capa de humos, no será
menor que el valor mínimo dado en la Tabla 2 para Y.
6.5.2.3
Cuando la temperatura predicha en la capa es menor que 100 ºC por
encima de la temperatura del ambiente, se añadirán 0,5 m a cada valor
mínimo listado en la Tabla 2. (Conforme con Morgan el valor de 100 ºC por encima de la
temperatura ambiente es excesivamente conservador dado que la difusión de los humos en el
aire ambiente no se suele iniciar hasta que estos se encuentran a 50 ºC por encima de la
temperatura ambiente, por lo que creo deberíamos reconsiderar este valor de la PrEN 121015).
6.5.2.4
Cuando no es posible alcanzar la altura limpia especificada en 6.5.2.2 ó
en 6.5.2.3, pero es necesario proporcionar aire limpio por encima de las vías
de evacuación (pueden incluirse ejemplos de mejoras o restauración en
edificios construidos o histórico-artísticos donde es necesario mejorar la
seguridad, sin necesidad de alcanzar la totalidad de los requisitos de este
Reglamento), cada caso se decidirá sobre la base de sus propias
condiciones, siendo necesaria la aprobación del órgano competente.
Pag.: 56
(a) Galería de diseño profundo o ancho
≥ 2m
(b) Galería de diseño poco profundo o estrecho
< 2m
Figura 6.2: El efecto de la profundidad de la galería sobre la trayectoria del penacho de humos
Pag.: 57
6.5.2.5
Cuando las galerías necesitan servir como vía de evacuación por
encima de un potencial borde de derrame, se proyectarán con una anchura
mayor de 2 m, alejandose de las aberturas de fachada de la habitación.
6.5.2.6
La presencia de un dintel o cuelgue estructural se tomará
explícitamente en consideración en el cálculo del caudal de entrada de aire al
interior del derrame del penacho de humos.
6.5.2.7
Se calculará el valor de la masa circulante de los gases de los humos
que penetra en la capa flotante del depósito de humos.
Nota: Algunos procedimientos apropiados de cálculo están incluidos en
el Anexo E.
6.6 El depósito de humos y los aireadores
6.6.1 Generalidades
Siguiendo los requisitos de 6.2 a 6.5, se calcularán el valor de la masa circulante y el
flujo de calor convectivo para los gases de los humos que alcanzan y penetran en la
capa térmicamente flotante en el depósito de humos. Este depósito tendrá
aireadores para la extracción de la misma cantidad de humos que la que mantiene la
base de la capa en una altura estable. Esta extracción puede estar prevista
mediante aireadores naturales de extracción de humos o mediante aireadores
mecánicos.
Estará previsto un número suficiente de puntos de extracción (p.e. aireadores o
ventiladores mecánicos en el interior de rejillas) para impedir el derroche no deseado
de parte de la capacidad de extracción, atrayendo aire hacia arriba a través de la
capa flotante.
El depósito no será demasiado grande como para que la pérdida de flotabilidad
debida al enfriamiento de lugar a una filtración gradual de humos hacia abajo desde
la capa flotante, dentro del aire inferior, impidiendo la visibilidad y disminuyendo la
eficacia de los aireadores de extracción de humos. El depósito no será demasiado
largo, por el efecto psicológico negativo sobre las personas que se mueven a través
del aire limpio debajo del humo. Se tomará en consideración el potencial efecto de
enfriamiento de los rociadores sobre la capa flotante de humos para los cálculos que
dependen de la temperatura de la capa. La capa flotante no tendrá una temperatura
tan alta como para que pueda producir flashover por radiación de calor, dañar la
estructura del edificio o provocar embarazo o angustia, por radiación de calor, sobre
las personas que se mueven por debajo de la capa flotante. La capa flotante no
estará a una temperatura tan baja como para que llegue a ser inestable en presencia
de posibles corrientes de aire que se encuentren en el edificio.
La capa flotante no se diseñará, por razones físicas, menos profunda que el posible
chorro de techo que se forme bajo la cubierta, ni tan profunda que sea posible
que se desestabilice y caiga hacia el espacio del suelo. Será lo bastante profunda
Pag.: 58
para que los gases de los humos, fluyan desde donde el penacho de humos penetra
en la capa flotante, hacia los aireadores de extracción.
6.6.2 Requisitos
6.6.2.1
Se calculará la temperatura de los gases en la capa flotante.
6.6.2.2
La temperatura de diseño de los gases en la capa flotante no será tan
alta como para dar lugar a la combustión de los materiales más allá del
tamaño del modelo de incendio asumido para el diseño (e.d. la temperatura
de la capa será menor que 550 ºC) a menos que esté asumido que el modelo
de incendio de diseño incluye todos los materiales combustibles debajo (y
cerca) del depósito de humos.
Nota: Los aireadores de humos y calor no causarán ninguna reducción
de temperatura en la capa si el incendio cubre toda la superficie
debajo del depósito. Consecuentemente, ellos por si mismos no
reducirán la amenaza sobre la estructura del edificio si la capa
está a la temperatura de las llamas.
6.6.2.3
La temperatura de diseño de los gases en la capa flotante no será lo
bastante alta como para amenazar la integridad de la estructura del edificio.
6.6.2.4
La temperatura de diseño de los gases en la capa flotante no
excederá de 200 ºC cuando las vías de evacuación pasen debajo del depósito
de humos.
6.6.2.5
La temperatura de diseño de los gases en la capa flotante del
depósito de humos no será menor que 20 ºC por encima de la temperatura del
aire ambiente.
6.6.2.6
El efecto de enfriamiento de los rociadores sobre los gases del
depósito de humos se incluirá en los cálculos de diseño.
Nota: En el Anexo F se incluyen algunos métodos de cálculo.
6.6.2.7
Cuando el incendio está directamente debajo del depósito de humos,
la superficie máxima de cualquier depósito de humos será de 2000 m2 si se
han adoptado aireadores naturales de extracción de humos ó, 2600 m2 si se
adoptan aireadores mecánicos de extracción de humos.
6.6.2.8
Cuando el incendio está en una habitación adyacente al espacio que
contiene al depósito, o está debajo de una entreplanta en el mismo espacio
(los ejemplos incluyen centros comerciales simples y multiplanta, y atrios) la
máxima superficie de habitación de incendio (o entreplanta) permitida para
generar gases de los humos que fluyan dentro del depósito de humos será de
1000 m2 si se adoptan aireadores naturales de extracción de humos ó 1300
m2 si los aireadores son mecánicos.
La superficie máxima del depósito de humos será de 1000 m2 si los
aireadores son naturales ó 1300 m2 si son mecánicos.
Pag.: 59
6.6.2.9
La máxima longitud de cualquier depósito de humos a lo largo de su
eje mayor será de 60 m.
6.6.2.10
La capa flotante en el depósito de humos no se proyectará menor que
un décimo (1/10) de la altura de suelo a techo para modelos de incendio que
estén directamente debajo del depósito de humos, o menor que un décimo
(1/10) de la altura desde el borde de derrame al techo para el derrame de
penachos de humos.
6.6.2.11
La capa flotante en el depósito de humos no se diseñará más profunda
que nueve décimos (9/10) de la altura de suelo a techo.
6.6.2.12
Se confirmará mediante cálculo, que la profundidad de la capa flotante
en el depósito de humos, es lo bastante grande para que los gases de los
humos fluyan desde su situación de entrada en la capa hacia los aireadores
de extracción.
Nota: En el Anexo F se incluye un procedimiento de cálculo.
6.6.2.13
Las cortinas de humos u otros elementos característicos que formen
parte de las fronteras o límites de un depósito de humos, tendrán al menos
0,1 m más de profundidad que la altura calculada de la base de la capa
flotante de humos, teniendo en cuenta cualquier deflexión o desplazamiento
de dichas cortinas (ver 6.9).
6.6.2.14
Cualquier canal de extracción proyectado para impedir el paso de los
gases de los humos más allá de los límites del depósito de humos se
calculará de modo que tenga la suficiente capacidad de extracción.
Nota: Un procedimiento de cálculo se incluye en el Anexo F.
6.6.2.15
La capacidad total de los aireadores mecánicos de extracción de
humos o, la superficie total de los aireadores naturales de extracción de
humos, será suficiente para extraer el valor total calculado de la masa
circulante que penetra en la capa desde el penacho de los humos.
Nota: Procedimientos de cálculo se incluyen en el Anexo F.
6.6.2.16
Los aireadores de extracción de humos, por la disposición de diseño,
extraerán los gases de los humos sin permitir que, de manera fortuita o
inintencionada, el aire sea atraído a través de la capa flotante de humos.
Nota: Algún procedimiento de cálculo se incluye en el Anexo F.
6.6.2.17
No se utilizarán simultáneamente en el mismo depósito de humos,
aireadores de extracción de humos naturales y mecánicos.
Nota: Esto no incluye los conductos de transferencia mecánica de
humos.
Pag.: 60
6.6.2.18
Ninguna parte de un depósito de humos se extenderá más de tres
veces la anchura del depósito, más allá de un aireador de toma de
extracción (e.d. un punto de extracción), a menos que esté adaptado un
conducto de transferencia de humos, para recircular los gases de los humos
a una posición cercana a un punto de extracción. La capacidad del conducto
de transferencia de humos mecánico será de 1 m3.s-1 ó del 4 % del valor de
la masa circulante de los gases de los humos que entran en la capa flotante
en la disposición de proyecto, el mayor de los dos valores.
6.6.2.19
Cuando se necesita por cálculo un “valor medio” de profundidad de
capa (p.e. para profundidad mínima de flujo en el depósito, o en la
evaluación de la “profundidad efectiva de la capa / altura de ascenso efectiva
del derrame del penacho de humos” para depósitos de gran superficie) la
profundidad del depósito será la correspondiente a un depósito de humos de
sección rectangular que se asimila a éste y que tiene la misma anchura que
la base de la capa de humos y la misma superficie de la sección recta
transversal que el depósito verdadero.
Nota: Esto no es aplicable en los cálculos necesarios para la profundidad de
la capa debajo de un aireador.
6.7 Influencias externas
6.7.1 Generalidades
Como el SAAECH de un edificio está expuesto a influencias externas tales como
viento, nieve, temperatura ambiente, etc., cuando se proyecte el SAAECH, se
tendrán en cuenta todas estas influencias externas.
El viento puede dar lugar a presiones diferenciales a través de las aberturas de los
aireadores naturales o de las aberturas de entrada de aire, las cuales pueden afectar
adversamente al funcionamiento de estos dispositivos, por producir un flujo de
dirección inversa a través de estas aberturas, en comparación con el propósito del
proyecto. Estas presiones diferenciales también afectan a los aireadores en su
posición cerrada y durante el funcionamiento en su posición segura de incendios,
por inducción de fuerzas en estos mecanismos, las cuales pueden afectar
adversamente a su funcionamiento. Los efectos del viento sobre los aireadores
serán considerados, por consiguiente, con vistas a su estabilidad frente a las cargas
de viento y con miras a sus condiciones de funcionamiento aerodinámico en el lado
del viento.
Nota: El ensayo de cargas de viento de EN 12101-2, Anexo E, será
utilizado para las clases de cargas de viento especificadas.
La estabilidad del aireador será suficiente si la clase de carga de viento especificada
es igual o mayor que la correspondiente clase de carga de viento nacional, o la
carga de viento proyectada determinada a partir de un estudio de túnel de viento, o
la carga de viento calculada de acuerdo con ENV 1991-2-4.
Pag.: 61
La eficiencia aerodinámica determinada de acuerdo con EN 12101-2, Anexo B es
válida si el aireador natural está situado en zonas de la envolvente del edificio que
presentan succión externa bajo todas las direcciones del viento.
Si los aireadores naturales están localizados con seguridad en zonas de condiciones
de sobrepresión externa del viento, la eficiencia aerodinámica para estas situaciones
bajo condiciones adversas se determinará en un estudio de túnel de viento,
incluyendo consideraciones de la presión del viento sobre las entradas de aire y
sobre otros aireadores, de los edificios próximos, y de las propiedades atmosféricas
del flujo del viento.
Las sobrecargas de nieve y las bajas temperaturas del ambiente pueden también
incrementar la resistencia que necesitan vencer las fuerzas de apertura de los
aireadores. Los requisitos para la construcción y posición de los aireadores se
establecen en 6.7.2.
Los gases calientes de los humos extraídos desde el edificio por el SAAECH serán
todavía peligrosos en muchos casos hasta que hayan sido diluidos con grandes
cantidades de aire. Por lo tanto, se proporcionarán por el proyectista instrucciones
para reducir los riesgos potenciales en el entorno exterior del edificio, así como en
otras partes del mismo edificio donde los humos y el calor externo puedan afectarle.
6.7.2 Requisitos
6.7.2.1
Los supuestos de diseño se basarán en la forma del edificio que está
siendo equipado con el SAAECH, la situación y formas de los edificios que lo
rodean, y en otras características que rodean a la obra de construcción en el
momento en que el sistema sea instalado.
6.7.2.2
La clase de carga de viento especificada para los aireadores naturales
utilizados en el SAAECH será igual o mayor que la clase correspondiente de
carga de viento nacional, o la carga de viento determinada para cada posición
proyectada de los aireadores en un estudio de túnel de viento, o la carga de
viento calculada de acuerdo con la ENV 1991-2-4.
Nota: Ver prEN 12101-4 para mayor detalle sobre especificaciones del
equipamiento.
6.7.2.3
Cualquier aireador natural instalado sobre una cubierta, será capaz de
abrirse contra un viento lateral de 10 ± 1 m.s-1 cuando se ensaye de acuerdo
con EN 12102-2: XXXX, Anexo F.
Nota: Ver prEN 12101-4 para mayor detalle sobre especificaciones del
equipamiento.
6.7.2.4
Cualquier aireador mecánico instalado sobre una cubierta será capaz
de abrirse contra una carga aplicada de 200 Pa cuando se ensaye de acuerdo
a EN 12101-3, Anexo E.
Nota: Ver prEN 12101-4 para mayor detalle sobre especificaciones del
equipamiento.
Pag.: 62
6.7.2.5
La clase de carga de nieve especificada para ambos casos de
aireadores naturales o mecánicos corresponderá al ensayo de carga de nieve
igual o mayor que la carga de nieve apropiada a la localización del edificio,
determinada de acuerdo a EN 1991-2-3.
Nota: Ver prEN 12101-4 para mayor detalle sobre especificaciones del
equipamiento.
6.7.2.6
La clase de bajas temperaturas del ambiente especificadas para un
aireador, corresponderán a un ensayo de temperatura bajo cero, el cual será
menor que la temperatura extrema del aire bajo cero para la localización del
edificio, determinada de acuerdo a EN 1991-2-5.
Nota: Ver prEN 12101-4 para mayor detalle sobre especificaciones del
equipamiento.
6.7.2.7
Si los aireadores de extracción natural están montados en la parte
superior del tejado, la pendiente del cual no excede de 25º, los aireadores
pueden considerarse como si no estuviesen sometidos a sobrepresión y el
tejado puede ser tratado como si fuese plano, salvo las previsiones requeridas
por 6.7.2.9.
6.7.2.8
Si la pendiente de la parte superior del tejado, donde está montado un
aireador natural de extracción excede de 25º, se aplicará una de las
siguientes medidas:
a) Se instalarán protectores del viento no integrados con el aireador para
producir depresión por encima del aireador natural de extracción para
cualquier dirección del viento, los cuales estarán diseñados y
justificados por ensayos de túnel de viento.
b) Se instalarán aireadores de extracción natural en número y situación
suficientes, los cuales se abrirán o se cerrarán automáticamente bajo
control de sensores de dirección del viento o medidores de presión del
viento en los aireadores naturales, para asegurar que hay una
superficie bastante grande de aireación natural para satisfacer los
requerimientos de 6.6, para toda posible dirección del viento. Se
demostrará por ensayos de túnel de viento que la superficie
aerodinámica libre requerida de acuerdo con la sección 6.6 de esta
norma está abierta para cualquier dirección del viento.
c) Se utilizarán aireadores de extracción mecánica en lugar de los de
extracción natural.
6.7.2.9
Si hay una o más estructuras próximas más altas sobre una cubierta
plana de pendiente menor o igual a 25º por encima de la horizontal, el viento
induce zonas de sobrepresión y de depresión causadas por estas estructuras,
se tendrán en cuenta y se harán previsiones contra los efectos adversos
sobre el funcionamiento de los aireadores. No se situarán aireadores de
extracción natural en la distancia horizontal dop definida en el Anexo G.
Pag.: 63
6.7.2.10
La situación de salidas de evacuación de humos para aireadores de
extracción de humos y calor, se seleccionará para evitar la posibilidad
razonable de que los humos pudieran afectar a las personas y vehículos en
el área circundante, teniendo en cuenta los efectos del viento.
6.7.2.11
La distancia entre aireadores adaptados para diferentes
compartimentos de incendio será suficiente para evitar la amenaza de
desarrollo y propagación del incendio entre compartimentos, de acuerdo con
los requisitos de instalación de la Pr EN 12101-4.
6.7.2.12
Los aireadores de entrada natural y las aberturas para entrada de aire
del edificio (también calificadas como “aberturas de admisión”) no estarán
previstas en zonas de succión a menos que estén apoyadas en evidencias
proporcionadas por ensayos de túnel de viento o por cálculos que
demuestren que el SAAECH funcionará efectivamente para todas las
velocidades del viento por encima de la velocidad de diseño del mismo. Los
aireadores de admisión natural de aire no se situarán en zonas de succión
severa.
Nota: En el Anexo G están esbozados algunos métodos para
identificar la situación de semejantes zonas para geometrías
simples de edificios.
6.7.2.13
La documentación a preparar por el autor del proyecto del SAAECH, tal
como se requiere en 4.1, incluirá lo siguiente:
a) Cuando los cálculos del diseño incluyen explícitamente fuerzas de
presión del viento y/o coeficientes de presión de viento, la
identificación de todas las zonas de sobrepresión y de succión sobre la
superficie del edificio;
b) La situación de todas las salidas de aireadores de extracción y
aberturas de entrada de aire de reemplazamiento en el edificio;
c) Las alturas relativas y posición de cualquier estructura próxima o
topografía del terreno más elevada que la situación de los aireadores
de extracción del SAAECH;
d) Los supuestos y parámetros de entrada utilizados en los cálculos del
entorno externo del edificio;
e) Los supuestos, detalles de ensayo y resultados de los ensayos
pertinentes de túnel de viento;
f) Carga de viento, carga de nieve, y bajas temperaturas del ambiente
evaluadas para los aireadores;
g) La posición relativa de las salidas de los aireadores de evacuación y
aberturas sin proteger en edificios próximos, áreas peatonales y
calzadas de vehículos en las inmediaciones del edificio.
Los requisitos deben estar recogidos en planos de planta, alzado y sección.
Pag.: 64
6.8 Admisión de aire (aire de reemplazamiento)
6.8.1 Generalidades
Cualquier sistema de ventilación de humos y calor estará provisto del apoyo
suficiente de entrada de aire frío al edificio, reemplazando la cantidad de gases
calientes de los humos extraída.
Esto puede conseguirse por:
a) Aberturas de admisión permanentemente abiertas;
b) Aberturas de admisión que se abren automáticamente (p.e. puertas,
ventanas, propuestas previstas de aireadores de admisión);
c) Aireadores naturales de extracción de humos y calor en depósitos de
humos adyacentes;
d) Una combinación de cualquiera de estos; o
e) Utilizando ventiladores mecánicos de alimentación de aire de admisión
(y conductos si es necesario).
El reemplazamiento de aire será siempre debajo de la capa de humos donde éste
entra en contacto con el humo.
No se utilizará la misma abertura como entrada y salida de aire simultáneamente.
Se tendrá especial cuidado en la disposición y elección del sitio de admisión de aire
para asegurarse de que está practicable tan lejos como para que la entrada de aire
no altere cualquier capa de humos dentro de un depósito de humos, de modo que
pueda provocar el enfriamiento de los gases calientes de los humos y, éstos
desciendan o lleguen a ser más turbulentos.
Si fuese necesario, la barrera del borde del depósito de humos se situará lo más
cerca posible de cualquier entrada prevista para el abastecimiento de aire de
admisión en una pared externa, para evitar turbulencias inducidas por el viento.
Nota: En algunos edificios puede ser necesario retrasar el descenso de
la cortina del borde del depósito.
Las admisiones mecánicas pueden requerir el suministro de difusores para evitar
que ocurran estos efectos.
Como las aberturas de admisión y, los ventiladores y los conductos para suministro
mecánico de aire de reemplazamiento, se quieren solamente para exponerlos al aire
frío, no hay requerimientos para ellos por fatiga por tensiones térmicas.
Pag.: 65
Nota: Se tendrá en cuenta el caso de conductos de aire de admisión
que cruzan varios elementos separadores entre compartimentos
(ver EN 12101-4).
6.8.2 Requisitos
6.8.2.1
No se utilizarán en un mismo depósito aireadores naturales y
mecánicos; en ningún caso se hará uso en dispositivos de aire de admisión
de aireadores naturales y mecánicos para el mismo sistema, con las
excepciones expuestas en 6.8.2.2.
6.8.2.2
Cuando por razones de diseño es necesario utilizar ambos métodos, se
suministrará una descripción completa y detallada de la ingeniería del
sistema, demostrando cómo trabajará bajo las condiciones proyectadas.
6.8.2.3
El cierre de las aberturas de admisión estará equipado con los
oportunos mecanismos que lo abran automáticamente (p.e. por motor o
resorte) siempre que el sistema de extracción de humos y calor entre en
funcionamiento.
6.8.2.4
Cada abertura de admisión de aire de apertura automática será
también capaz de ser accionada manualmente.
6.8.2.5
Donde se utilice la apertura automática de puertas para proporcionar
la admisión de aire, no se impedirá el uso normal de las puertas o su
operación manual.
6.8.2.6
La integridad y fiabilidad de las medidas de entrada de admisión de aire
y cualquier alimentación de energía que active los sistemas y controles para
las entradas de admisión de aire, será igual que para los aireadores de
extracción como se especifica en EN 12101-4.
6.8.2.7
Todo medio automático de suministro de aire de admisión para
sistemas instalados con fines de seguridad de vidas, serán de funcionamiento
del tipo “seguro contra fallos” o, cuando dispongan de medios mecánicos,
estarán provistos de alimentación alternativa de energía eléctrica secundaria
o de emergencia o, cada ventilador estará alimentado por un circuito eléctrico
independiente que arranque desde la fuente eléctrica principal del edificio, y
serán conformes a EN 12101-4.
6.8.2.8
Todas las medidas para la provisión de aire de admisión para sistemas
instalados con fines de seguridad de vidas estarán disponibles
permanentemente o serán completamente automáticas, de modo que
empiecen a funcionar en el mismo momento que el sistema de extracción.
Tales sistemas serán operados por detección de humos (de acuerdo con EN
54).
6.8.2.9
Solamente para sistemas previstos para la protección de las
propiedades, el funcionamiento de las medidas de admisión de aire puede
iniciarse automáticamente por detección de humos o calor o, simplemente por
operación manual (ver 7.1.2).
Pag.: 66
6.8.2.10
Por fiabilidad de los mecanismos de admisión, se encontrarán libres de
cualquier obstáculo y se mantendrán y probarán de acuerdo con EN 121014.
6.8.2.11
La superficie aerodinámica libre de una abertura de admisión se
obtendrá multiplicando la superficie geométrica libre de la abertura por el
coeficiente de descarga Ci . Sin mayor precisión, el coeficiente de descarga
se estimará como 0,6 para puertas o ventanas abiertas a través de un
ángulo igual o mayor que 60 grados. Se proporcionará documentación que
apoye cualquier otro valor de Ci adoptado, especial del tipo de abertura de
admisión.
6.8.2.12
En el caso de un sistema con aireadores mecánicos de extracción o
aireadores naturales donde el diseño pueda permitir altas velocidades de
admisión de aire, la velocidad del aire diseñada a través de cualquier puerta
o vía de evacuación, a través o a lo largo de la cual necesitan circular las
personas, no excederá de 5 m.s-1.
6.8.2.13
Cuando se pretende utilizar ventiladores mecánicos para proporcionar
la admisión de aire, se demostrará que el sistema puede estar efectivamente
equilibrado bajo todas las condiciones para las que el sistema de control de
humos y calor está diseñado encontrase, de modo que la extracción pueda
alcanzar siempre los valores de flujo de diseño, la velocidad del aire a través
de cualquier puerta de salida nunca exceda de 5 m.s-1 y que ninguna fuerza
requerida para ser ejercida en el mango o manivela de cualquiera de ellas,
en orden a la apertura de la misma, exceda de 100 N u otro valor semejante
que pueda estar especificado por regulaciones aplicables.
6.8.2.14
Para evitar que la entrada de aire distorsione la capa de humos o
empuje a los humos hacia abajo desde la capa (efecto venturi), la distancia
desde el borde superior de una abertura de admisión hasta la base de la
capa de humos y por debajo de ella, no será menor de 1 m, previniendo que
la velocidad de admisión de aire es menor que 1 m.s-1.
6.8.2.15
Si las distancias o velocidades de admisión de aire requeridas en
6.8.2.14 no pueden ser seguidas (p.e. en puertas) se instalarán cortinas para
humos u otros medios, definiendo el final del depósito al menos 3 m más
atrás de la admisión de aire, dando al flujo de entrada un incremento de
sección transversal y pérdida de velocidad. Si la base de la capa está
diseñada al menos 2 m por encima de la parte superior de la admisión de
aire, no es necesario retrasar las pantallas del depósito.
6.8.2.16
Los sistemas diseñados para utilizar los aireadores de extracción en
otros depósitos de humos para proporcionar la admisión de aire, se
diseñarán de modo que la entrada de aire del depósito de humos adyacente
no estará contaminado por los humos del depósito desde el que el humo y el
calor están siendo descargados. La distancia mínima será de 5 m de
separación entre un extractor de escape y un aireador que está siendo
utilizado como admisión, cuando hay una frontera de depósito entre ellos.
6.8.2.17
Para evitar cualquier región de estancamiento en el aire diáfano frío
debajo de la capa de humos, la cual sufriría una acumulación de humos
Pag.: 67
estable, el número y situación de entradas de aire serán elegidos para
asegurar que los flujos de aire frío fluirán a través de todas las áreas del
compartimento de humos debajo del depósito del techo de modo que
cualquier masa de humos que entre en el aire diáfano más bajo, será
arrastrada dentro del cuerpo principal de humo caliente. Para lograr esto, no
solamente se tendrá en cuenta el incendio por si mismo, sino también
cualquier situación del movimiento del penacho de humos donde haya
caudal de aire entrante, actuará como una bomba de aire aspirando aire
dentro del penacho y, por tanto, acelerará el movimiento del aire frío hacia el
entorno alrededor del penacho.
6.8.2.18
La documentación especificada en 4.1 incluirá:
a) Todos los detalles de todas las previsiones de admisión de aire y su
método de accionamiento o funcionamiento;
b) El volumen total de aire a proporcionar (solamente sistemas
mecánicos);
c) La velocidad calculada del flujo de aire en las entradas para este
aire.
6.9 Cortinas para humos colgando-libres
6.9.1 Generalidades
Las cortinas para humos pueden ser fijas o móviles. La mayoría de las cortinas
móviles están diseñadas para desplegarse verticalmente hacia abajo a la recepción
de una señal apropiada, son generalmente más conocidas como cortinas
descendentes. Esta última categoría puede subdividirse más ampliamente en
cortinas guiadas (cuando la cortina o su barra inferior se mueve entre canales
verticales) o cortinas colgantes-libres. Las cortinas colgantes-libres están muy
difundidas, pero están sujetas a deflexión o desplazamiento de los costados por la
presión flotante desarrollada en una capa caliente de humos.
Cualquier cortina de una longitud fijada, suspendida de su borde superior, girará (y
se inclinará) hacia fuera del depósito desde la capa de humos. La barra inferior en
consecuencia deflexiona por ambos costados y hacia arriba. Esto es a consecuencia
de que la cantidad de tejido en la cortina (e.d. su profundidad colgando en ausencia
de humos) puede ser tal que la cortina puede cumplir su papel de contener la capa
de humos incluso cuando deflexiona. La estimación de la profundidad de la cortina, y
el peso necesario de la barra inferior de la misma para reducir la deflexión, viene a
ser parte del diseño de un SAAECH, dado que estos parámetros pueden variar con
la profundidad y temperatura de la capa de humos.
6.9.2 Requisitos
6.9.2.1
Se demostrará por cálculo que la profundidad y el peso de la barra
inferior de una cortina para humos colgante-libre es suficiente para cumplir los
requerimientos de 6.6.2.13. La cortina en su posición de deflexión será al
menos 0,1 m más profunda que la base de proyecto de la capa de humos.
Pag.: 68
Nota: Se incluye un método de cálculo en el Anexo H.
6.9.2.2
La cortina para humos, en la posición de deflexión, no tendrá huecos
mayores a cualquiera de los dos lados que en posición de no deflexión.
6.9.2.3
Las cortinas para humos colgantes-libres diseñadas para cerrar las
aberturas entre un depósito de humos y las plantas adyacentes (p.e. plantas
adyacentes abiertas a un atrio) y que bajan desde la parte superior a la parte
inferior de la abertura, quedarán en contacto con la parte inferior de dicha
abertura (p.e. el piso) adicionalmente, para cumplir los requisitos de 6.9.2.2,
en posición de deflexión.
Nota: Se incluye un método de cálculo en el Anexo H.
6.10 Techos suspendidos
6.10.1 Generalidades
Muchos depósitos de humos se presentan donde hay un techo suspendido debajo
de un sofito o vuelo. Estos techos suspendidos pueden ser cerrados (aparte escapes
por agrietamiento) o pueden tener mayor o menor proporción de superficie libre.
Cuando un techo suspendido tiene una gran proporción de superficie libre, ésta no
distorsionará significativamente el movimiento de los gases de los humos y su
presencia puede ser ignorada por el diseño. Proporciones menores de superficie
libre pueden permitir que el espacio debajo del techo sea utilizado como un “plenum”
de extracción de humos.
6.10.2 Requisitos
6.10.2.1
Los techos suspendidos cerrados serán tratados como la parte superior
de la capa de humos (p.e. en la habitación del incendio, bajo una galería, en
el depósito de humos). Si está previsto que hay evidencia de que el techo
suspendido no se romperá y caerá al estar expuesto a la temperatura de los
gases calientes prevista en el proyecto, las pantallas de canalización y las
cortinas para humos no continuarán por encima de aquellos techos
suspendidos cerrados.
6.10.2.2
Los techos suspendidos parcialmente abiertos, con más del 25% del
área libre geométrica uniformemente distribuida, no se tendrán en cuenta
cuando se considere el movimiento de los humos.
6.10.2.3
Las pantallas de canalización y las cortinas para humos continuarán
por encima del techo suspendido hasta el sofito o vuelo estructural, excepto
para techos suspendidos cerrados para los que se aplicarán los requisitos de
6.10.2.1.
6.10.2.4
El espacio por encima de un techo suspendido parcialmente abierto
que tenga menos del 25% de la superficie geométrica libre, puede ser
tratado como una cámara “plenum”.
Pag.: 69
Nota: Una cámara “plenum” es un espacio tridimensional dentro de un
espacio de humos o que contiene el depósito de humos, limitado
por un techo continuo (p.e. cubierta, galería), estructuras de
ajuste del humo (p.e. paredes, dinteles o elementos colgantes
estructurales) o cortinas para humos y, un techo suspendido que
tiene menos del 25% de la superficie geométrica libre, capaz de
ser penetrada por el humo y, en la que se ha producido una
depresión mediante aireadores de extracción naturales o
mecánicos, de modo que el humo dentro de este espacio es
eliminado directamente y, el humo de debajo del techo
suspendido es atraído dentro del espacio a través de las
aberturas de dicho techo.
6.10.2.5
Cuando el espacio por encima del techo suspendido sirve como
cámara “plenum”, todos los cálculos de diseño para los humos por debajo
del techo suspendido, tratarán al techo suspendido como la parte superior de
la capa de humos flotante.
6.10.2.6
Para los fines del diseño, la combinación de la cámara “plenum” y
aireador natural se considerará como un “aireador de cámara plenum”
simple. Este aireador cumplirá con los valores de extracción de proyecto
para masa – y volumen – circulante de los gases de los humos calculados
de acuerdo con 6.6, con la profundidad de la capa de humos medida desde
la parte superior de la cámara hacia abajo, hasta la base de la capa (ver
Anexo I).
6.10.2.7
Se proporcionará como parte de la documentación requerida en 4.1,
evidencias por cálculo conforme a los métodos normales de cálculo de
HVAC (Heating, Ventilation, Air Conditioning = Calefacción, Ventilación, Aire
Acondicionado; CVAA en lo sucesivo), de que la diferencia de presión
inducida por el aireador de extracción desde la cámara del plenum puede
vencer las diferencias de presión debidas a la resistencia al flujo de las
aberturas de la cámara (ver también Anexo I).
6.10.2.8
Como una cámara de plenum con todas sus partes (p.e. techos
suspendidos, pantallas para humos, aireadores, aberturas de techo) forma
parte del SAAECH completo, se proporcionarán datos como parte de la
documentación requerida en 4.1, de que la cámara plenum como un todo, es
capaz de superar la exposición prevista a las temperaturas de diseño de los
humos sin ningún tipo de fallo previsible.
6.11 Despresurización de atrios
6.11.1 Generalidades
La mayor libertad arquitectónica es posible alcanzarla si la fachada del atrio no
necesita estar sellada y, puede estar permitido que tenga fugas incluso si la parte
más alta del atrio se llena de humos. Ejemplos de tales diseños de “fachadas con
fugas” incluyen:
Pag.: 70
a) Habitaciones de hotel con puertas sobre galerías “decorativas” (e.d.
no accesibles o que no constituyan vías de evacuación) con vistas
sobre el atrio, lo bastante pequeñas para ser evacuadas a través de
puertas en pocos segundos;
b) Donde se utilicen ventanas sin sellar;
c) Donde pequeñas aberturas de ventilación permiten circular el aire
entre los espacios de alojamiento y el atrio (no habrá vías de
evacuación abiertas a la parte superior del atrio).
Si estas puertas y otros caminos de fugas no tienen un sellado hermético, pueden
entrar humos desde el atrio en muchas habitaciones adyacentes y en muchos
niveles, dando lugar a una pérdida de visibilidad en aquellas habitaciones y, la
posibilidad de que afecte a las vías de evacuación fuera del atrio. Esto puede
suceder simultáneamente en muchos pisos.
Por lo tanto se impedirá que los humos pasen en cantidades apreciables a través de
estas pequeñas aberturas de fuga. Un método para conseguirlo es despresurizar el
atrio.
Nota: Los principios implicados en la despresurización del atrio están
explicados con más detalle en el Anexo J.
La despresurización, sin embargo, no protege las grandes aberturas de escapes en
cualquier planta del atrio por encima de la base de la capa de humos, ni protegerá
las vías de evacuación abiertas al atrio en estas plantas.
Nota: En este contexto, una gran abertura es aquella en la que la
abertura en la fachada del atrio es mayor que la suma de las
demás aberturas a lo largo del mismo camino de fugas fuera del
atrio (p.e. si la abertura de la fachada del atrio es mayor que las
aberturas de la pared exterior (ver figura 6.3)).
No obstante, se dá el caso a menudo en el que los arquitectos querrán maximizar el
uso del espacio del atrio. Un camino para conseguirlo es permitir mayor libertad de
diseño en las plantas más bajas, con menor libertad de “fachadas con escape”
permitida por la técnica de despresurización. En este diseño “híbrido”, el valor de la
superficie de descarga para el área de entrada de aire-fresco se determinará por las
necesidades de despresurización, en tanto que los valores verdaderos de estas
áreas serán consecuentes con los requerimientos necesarios del SAAECH. Se
tendrá en cuenta que en tales diseños híbridos, la temperatura requerida de la capa
de humos en el atrio para los cálculos de despresurización, es una salida natural de
los cálculos del caudal de entrada en el penacho de los humos, necesarios para los
cálculos de extracción de humos (ver 6.6).
Nota: Los diseños híbridos son igualmente posibles cuando se utilizan
aireadores mecánicos para extracción de humos del atrio.
Normalmente, los diseños híbridos siguen uno de los dos planteamientos siguientes:
Pag.: 71
a) Basado en la masa de humos que circula, cuando el atrio se
proyecta con una altura del penacho de humos específica;
b) Basado en la temperatura, en orden a enfriar una capa
potencialmente caliente de humos por el deliberado caudal entrante
de aire ambiente dentro del penacho ascendente de humos. Esto
puede permitir el uso de materiales de fachada que no pueden
resistir altas temperaturas (p.e. vidrio ligero).
E
D
C
A
B
*
*
*
A = Grán abertura, si la superficie de abertura de A es mayor que la suma de las
superficies de las aberturas de B y C
D = Podría no estar protegido si la permeabilidad al flujo de B y C es mayor que la
permeabilidad al flujo en A
E = Podría no estar protegido si la permeabilidad al flujo de A y B es menor que la
permeabilidad al flujo en C
Figura 6.3: Despresurización de atrios. Concepto de gran abertura y permeabilidad a los
humos
Pag.: 72
6.11.2 Requisitos
6.11.2.1
Cuando se propone un sistema de despresurización del atrio, el autor
del proyecto determinará si el atrio puede considerarse como si dispusiese
de una “admisión dominante de aire”.
Nota: En el Anexo J se da un método.
6.11.2.2
El el autor del proyecto del sistema establecerá, por inspección de los
planos del edificio, la situación de los caminos vulnerables de fugas más
altos por los que el humo puede pasar desde el atrio a los espacios
adyacentes.
6.11.2.3
El el autor del proyecto del sistema demostrará por cálculo que los
caminos vulnerables a las fugas, experimentarán una diferencia de presión
conduciendo aire limpio dentro del atrio, tomando en consideración los
efectos de la presión del viento.
Nota: Algunos procedimientos de cálculo están incluidos en el Anexo
J.
6.11.2.4
El diseñador del sistema proporcionará toda la documentación en que
se apoya, tal y como se describe en 4.1.
Pag.: 73
7
Interacción con otros sistemas del edificio
7.1 Rociadores
7.1.1 Generalidades
Los rociadores son eficaces para reducir las pérdidas por incendios, por el control
que ejercen sobre los mismos, manteniéndolos en un tamaño manejable o por la
propia extinción del incendio. Un SAAECH permite una lucha manual contra
incendios más eficaz y protección de las vías de evacuación en los edificios. Es
importante que donde se empleen juntos rociadores y SAAECH, la eficacia global de
la protección de incendios (incluida la intervención de los servicios de incendios) se
vea incrementada y no reducida.
Nota: Estos principios son más discutidos en el Anexo K.
Cuando estén presentes rociadores y SAAECH, se aplicarán los requerimientos de
7.1.2.
7.1.2 Requisitos
7.1.2.1
Medios de evacuación
Cuando el SAAECH está diseñado para proteger los medios de evacuación, éste
funcionará automáticamente por detección de humos. No habrá obstáculos para
combinar rociadores y proporcionar extracción para el proyecto de cada uno de ellos,
considerando la presencia del otro.
Alto riesgo. No se utilizarán SAAECH’s para proteger medios de evacuación en
edificios de riesgo alto. En su lugar, los medios de evacuación se realizarán por
métodos convencionales (p.e. compartimentación, limitación de recorridos de
evacuación y, rociadores).
7.1.2.2
Riesgo alto
En locales de riesgo alto, cualquier SAAECH que se utilice, no será de activación
automática sino que será operado por los servicios de incendios a su discreción. Los
bomberos podrán iniciar el SAAECH desde un lugar seguro fuera del compartimento
de incendio. Los medios de evacuación se protegerán por métodos convencionales
(p.e. compartimentación, limitación de recorridos de evacuación y, rociadores).
7.1.2.3
Protección de las propiedades
Para ocupaciones o usos menores de riesgo alto y, donde puede esperarse una
atención razonablemente rápida de los servicios de incendios, los rociadores y el
SAAECH abriendo automáticamente a la recepción de una señal desde un
mecanismo de flujo de agua, que opera a una presión característica de flujo
equivalente al flujo más bajo a través de un rociador simple abierto (ver prEN
12845), estarán combinados para los fines de protección de las propiedades, pero
Pag.: 74
solamente donde los rociadores sean de “respuesta rápida” como se define en EN
12259-1. En este caso, será posible también iniciar el SAAECH manualmente, como
se describe en 7.1.2.2. Para rociadores de respuesta más lenta, o donde el tiempo
de respuesta de los servicios de incendios es probablemente más largo, los
rociadores y el SAAECH estarán combinados solamente para los fines de protección
de las propiedades, siguiendo los principios previstos para las premisas de riesgo
alto (ver 7.1.2.2).
Nota: Se recomienda intensamente que los tiempos de atención de los
servicios contra incendios se discutan con las autoridades de
incendios cuando se aplique 7.1.2.3.
7.1.2.4
Subclausula legal
No se proyectarán SAAECH’s para funcionar automáticamente después de la
operación de los rociadores, excepto lo permitido por 7.1.2.3.
7.1.2.5
Subclausula legal
Habrá siempre al menos montado un aireador más de los requeridos por cálculo de
proyecto, el cual ignore las interacciones locales SAAECH/rociadores.
7.1.2.6
Subclausula legal
Donde se utilice un SAAECH con sistema mecánico en lugar de natural (e.d.
flotabilidad-dirigida), las guías precedentes se aplicarán considerando cada toma de
aspiración de humos del SAAECH como equivalente a un aireador de descarga.
Los proyectistas de edificios con SAAECH y rociadores serán conscientes de evitar
la creación de situaciones en las que un arrastre hacia abajo de humos localizado,
podría obscurecer una vía de evacuación de otra zona del edificio.
7.2 Sistemas de detección de humos e incendios
7.2.1 Generalidades
Muchos SAAECH’s se diseñan para ser impulsados automáticamente por sistemas
de detección de humos o de incendios. Los sistemas de detección serán capaces de
proporcionar señales al SAAECH de modo que permita el funcionamiento de la zona
deseada del mismo, cuando sea apropiado. Es de desear que el SAECH sea
activado por detección del incendio tan pronto como sea posible.
En algunos grandes espacios, p.e. atrios altos, suele experimentarse una
acumulación de aire templado debajo del techo debido al funcionamiento de los
sistemas de CVAA (Calefacción, Ventilación, Aire Acondicionado), calentamiento
solar de una cubierta acristalada, etc. Cuando esto puede ocurrir, el penacho o
columna de humos por encima del incendio, especialmente en las primeras etapas
cuando el incendio todavía es pequeño, puede llegar a estar más frío por el caudal
de aire entrante, de modo que asciende y da lugar a una capa de humos
estratificada antes de llegar al techo (ver figura 7.1). Los detectores de humos
montados (correctamente) cerca del techo, no detectarán la existencia de humos. No
Pag.: 75
es posible a menudo predecir la altura a la cual se estratificarán en primer lugar los
humos – p.e. esto depende frecuentemente del tiempo atmosférico.
Estratificación
Estratificación
Figura 7.1: Estratificación temprana o prematura de los gases
Es importante que los detectores estén localizados en posiciones que detecten
semejantes capas estratificadas.
7.2.2 Requisitos
7.2.2.1
Los sistemas de detección de humos e incendios se someterán a la
conformidad de la EN 54.
7.2.2.2
Los sistemas de detección de humos e incendios serán capaces de
localizar el incendio de manera que permitan que las diferentes zonas del
SAAECH respondan apropiadamente cuando así se requiera por el proyecto.
Nota: Véase prEN 12101-4 para guía más detallada.
7.2.2.3
El tipo y situación de los detectores de humos en espacios altos, donde
es probable que se acumule aire limpio templado debajo del techo en
condiciones normales sin incendio, se escogerá para que sean capaces de
detectar el humo debajo de tales capas de aire templado.
Nota: Véanse EN 54 y prEN 12101-4 para consejos más detallados.
Pag.: 76
7.3 Sistemas de presión diferencial
7.3.1 Generalidades
Los sistemas de presión diferencial, proporcionan un método de protección de las
vías de evacuación y otras zonas de un edificio contra la entrada de humos, por
mantenimiento de una presión diferencial relativa respecto de la zona del incendio,
tal que el aire es inducido a fluir desde el espacio no afectado dentro de la zona de
dicho incendio y sus espacios asociados. Un SAAECH solamente es probable que
actúe recíprocamente con un sistema de presión diferencial, cuando el espacio
protegido (p.e. escaleras presurizadas), esté en contacto con la capa de humos
térmicamente-flotante por zonas con caminos de fugas (p.e. ranuras o juntas de
puertas). Un ejemplo de esta situación es cuando una escalera presurizada tiene
puertas que abren sobre galerías que están abiertas alrededor de un atrio y que, el
atrio tiene un SAAECH con una base de la capa de humos debajo de alguna de
estas galerías.
Es esencial establecer por cálculo en el diseño la altura de la capa de humos a la
cual la presión es igual a la presión del aire exterior. Ésta es conocida
convencionalmente como la altura del “plano de presión neutra”. Por encima de esta
altura, la flotabilidad de la capa de humos da lugar a que la presión ascienda por
encima de la del ambiente. Debajo de esta altura, la flotabilidad del humo da lugar a
una reducción de la presión por debajo de la del ambiente.
El sistema de presión diferencial para la escalera será acorde con prEN 12101-6,
salvo en que el aumento mínimo de la presión de proyecto en dicha escalera, se
incrementará para compensar la flotabilidad extra en la capa por encima del plano
neutro.
7.3.2 Requisitos
7.3.2.1
Cuando se desea presurizar espacios adyacentes a una capa de
humos, se evaluará mediante cálculo la altura del plano de presión neutra en
la capa de humos.
Nota: En el Anexo L puede encontrarse un procedimiento de cálculo
apropiado.
7.3.2.2
Se evaluará mediante cálculo la diferencia entre la presión flotante y el
ambiente en los caminos de fugas más altos que conecten la capa de humos
con el espacio presurizado.
Nota: En el Anexo L puede encontrarse un procedimiento de cálculo
apropiado.
7.3.2.3
El aumento mínimo de la presión de diseño en el espacio presurizado
será 40 Pa más alto que el calculado en 7.3.2.2.
Nota: Esto incluye un margen de seguridad igualmente arbitrario al
aumento mínimo de presión de proyecto especificado en prEN
12101-6.
Pag.: 77
7.3.2.4
No se permitirán caminos de fuga entre la capa de humos y cualquier
espacio presurizado si el aumento mínimo de la presión de diseño calculado
en 7.3.2.3 supera los 75 Pa.
Nota: Este criterio asegura que el aumento mínimo de la presión no se
aproxima demasiado al aumento de la presión máximo aceptable
que da lugar a que las fuerzas de apertura en el mango de alguna
puerta excedan de los 100 N.
7.3.2.5
Otros criterios para el espacio presurizado se someterán a la
conformidad de la prEN 12101-6.
7.4 Aviso al público y sistemas orales de alarma
7.4.1 Requisito
Los avisos al público y/o los sistemas orales de alarma utilizados para alertar e
instruir a los ocupantes del edificio en caso de incendio, tendrán un volumen lo
bastante alto como para que sean claramente audibles por encima de los ruidos
producidos por el SAAECH, p.e. por ventiladores (véase prEN 12101-4).
7.5 Alumbrado y señalización
7.5.1 Requisito
La altura de la capa libre de humos elegida para los fines del diseño, será lo
bastante alta como para que la base de la capa flotante de los gases de los humos,
esté por encima del alumbrado de emergencia y de las señales de “salida de
emergencia”.
7.6 Sistemas controlados por ordenador
7.6.1 Requisitos
7.6.1.1
Cuando el funcionamiento de un SAAECH está dirigido por, o está
vinculado a un, sistema de control por ordenador, cualquier cambio del
software que controla las funciones de seguridad de incendios, o cambios en
el funcionamiento del software del ordenador, no afectará al funcionamiento
del SAAECH instalado.
7.6.1.2
Cuando se hagan tales cambios, se ensayará el SAAECH completo por
detección simulada de incendios (p.e. insuflando humo dentro de los
detectores de humos) para confirmar que el SAAECH continua funcionando
de acuerdo con el diseño.
7.6.1.3
El autor del proyecto del sistema incluirá una descripción completa del
software de control en la documentación descrita en 4.1.
Pag.: 78
7.7 Calefacción, ventilación y aire acondicionado (CVAA)
7.7.1 Generalidades
Un sistema CVAA está diseñado para alcanzar distintos objetivos comparativamente
con un SAAECH. No solamente la cantidad de gases que normalmente tiene que ser
movida es menor, sino que ésta se moverá en direcciones diferentes. Por ejemplo,
es corriente en un sistema CVAA introducir aire de reemplazamiento en una
habitación en el nivel superior, y extraer el aire “usado” por el nivel inferior;
justamente lo contrario de lo requerido para un SAAECH. Eventualmente, cuando un
sistema CVAA ha sido parado, sus conductos pueden proporcionar caminos para
movimientos no deseados de los humos, a menos que se tomen medidas para
impedir que esto suceda.
Los sistemas CVAA, pueden incorporarse en todo o en parte, en un SAAECH.
Cuando se hace esto, es necesario aislar las partes no incorporadas y, asegurarse
de que las partes que se han incorporado cumplen las mismas normas que el resto
del SAAECH.
Reguladores o lamas que solo pueden ser maniobrados manualmente, pueden
hacer las pruebas funcionales normales de un SAAECH extremadamente difíciles.
En consecuencia, los reguladores o lamas de humos serán capaces de abrirse y
cerrarse mediante mecanismos automatizados.
7.7.2 Requisitos
7.7.2.1
En el caso de un incendio en un edificio o una zona de control de
humos, los ventiladores del CVAA se pararán automáticamente por medio de
una señal de una instalación de detección de humos, a menos que el sistema
CVAA esté explícitamente incorporado en el SAAECH.
7.7.2.2
Con el fin de evitar el efecto sifón de los humos desde una zona de
control de humos a otra a través de los conductos de CVAA, se instalarán
lamas o reguladores de humos en las fronteras de las zonas de control de
humos. Estas lamas de control de humos operarán sobre la recepción de una
señal originada en un sistema de detección de humos. Alternativamente, el
diseñador del sistema de control de humos, demostrará por cálculo que los
humos no son capaces de pasar desde una zona de control de humos hasta
otra, e incluirá la documentación de apoyo como parte de la documentación
establecida en 4.1.
7.7.2.3
Todas las lamas de control de humos en la parte del sistema CVAA
correspondiente a la zona de control de humos afectada, se cerrarán
simultáneamente con los ventiladores del CVAA.
7.7.2.4
Las funciones descritas desde 7.7.2.1 a 7.7.2.3 se probarán
extensamente después de que el sistema haya sido instalado, provocando
una señal de detección de humos.
7.7.2.5
Si partes del sistema CVAA son utilizadas en el SAAECH, aquellas
partes del CVAA que están incorporadas en el mismo, se someterán a la
Pag.: 79
conformidad de todas los requerimientos establecidos en otros apartados de
esta norma y en prEN 12101-4.
7.7.2.6
Todas las lamas o reguladores de control de humos serán capaces de
abrirse y cerrarse mediante dispositivos mecánicos automatizados.
7.8 Sistemas de seguridad
7.8.1 Requisito
Los sistemas de seguridad, no afectarán adversamente al funcionamiento del
SAAECH en caso de incendio. Por ejemplo, cuando las puertas están previstas para
actuar como entradas de aire, y pueden estar bloqueadas parte del día, se
desbloquearán y se abrirán automáticamente cuando el SAAECH esté activado.
Nota: Las previsiones de seguridad no bloquearán las vías de
evacuación o, impedirán el acceso a los bomberos.
Pag.: 80
ANEXOS
Pag.: 81
Anexo A (informativo)
Valores por defecto de tasas de calor liberado
Se han completado muchas investigaciones sobre los valores del calor emitido por
numerosos materiales específicos individualmente, sin embargo estos valores no
son aplicables directamente para un incendio en todas las situaciones. Lo más
probable es que estén involucrados en cualquier incendio que pueda suceder una
ámplia gama de materiales combustibles. En consecuencia el valor de un material
específico no es aplicable, pero es necesario calcular los valores alto y bajo del calor
cedido, para determinar cuál resulta recomendable en el peor de los casos.
- Para incendios con rociadores:
q f (low) = 250 kW / m2
q f (high) = 625 kW / m2
- Para incendios sin rociadores:
q f (low) = 250 kW / m2
q f (high) = 1250 kW / m2
- Conjuntos de combustible entre 2 m y 4 m de altura:
q f (low) = 250 . (hf − 1) kW / m2
q f (high) = 1250 . (hf − 1) kW / m2
Estas ecuaciones no son aplicables en almacenamientos por estibas o por
estanterías en altura (más de 4 m de altura), como se ha descrito en 6.1.2.8.
Pag.: 82
Anexo B (informativo)
El derrame del penacho de humos directamente desde el incendio dentro de un
depósito de humos
B.1 Penacho por encima de un gran incendio – Cuando el proyecto se basa en
la altura libre de humos Y
Penachos por encima de grandes incendios son aquellos donde:
Y ≤ 10 . [ Af ] 0,5
(B.1)
El caudal de aire que entra dentro del penacho (es decir la cantidad de aire que se
mezcla dentro de los gases del incendio cuando ascienden) es grande. Para todos
los fines prácticos, la masa real de los productos de la combustión puede ignorarse
y, los gases de los humos pueden ser tratados para los fines del cálculo como aire
caliente contaminado. El valor del caudal de aire que entra dentro de un penacho
ascendente de humos por encima de un incendio (Mf) puede obtenerse utilizando la
ecuación:
Mf = Ce . P . Y 3/2 kg . s-1
(B.2)
donde:
Ce = 0,190 para recintos de gran-espacio tales como auditorios, estadios,
oficinas de gran-planta abierta, suelos de atrios, etc., donde el
techo está muy por encima del incendio;
para
Ce = 0,337
habitaciones de pequeño-espacio tales como unidades de tienda,
oficinas celulares, habitaciones de hotel, etc., con las aberturas de
aireación predominantemente a un lado del incendio (p.e. una
ventana en una pared solamente);
P = Perímetro del incendio en metros (m);
Y = Altura desde la base del incendio hasta la capa de humos en metros (m).
La ecuación (B.1) ha sido comprobada experimentalmente para valores de Y por
encima de 10 veces √ Af para incendios en grandes espacios, para valores de la
tasa de calor emitido comprendidos entre 200 y 1.800 kW.m-2.
No hay información disponible que muestre cómo se modificaría la ecuación (B.2) (ó
alguna alternativa aceptable) a consecuencia del efecto de la interacción del agua
pulverizada de los rociadores. En consecuencia, se utilizará sin modificar por estar
del lado de la seguridad. Se adjuntan sin embargo, las gráficas de las figuras B.1 y
B.2 para el caso del uso de oficinas con y sin rociadores, en las que se puede
apreciar la incidencia de éstos en dicho uso.
El límite entre recinto gran-espacio y pequeño-espacio se establecerá en base a la
posibilidad de entrada de aire dentro del penacho que asciende, desde todos los
lados. La habitación más angosta, es en la que menos fácilmente puede fluir el aire
detrás del penacho de humos.
Pag.: 83
M f (kg . s −1)
40
II
36
32
28
24
I
20
16
12
8
II
4
I
Y (m)
0
0
1
2
I
II
3
4
Oficina de planta abierta Ce = 0,188
Oficina celular
Ce = 0,337
Figura B.1: Valor de la masa de humos en oficinas con rociadores
M f (kg . s −1)
II
55
50
45
40
I
35
30
25
20
II
15
I
10
FLASHOVER
Y (m)
0
0
1
2
I
II
3
4
Oficina de planta abierta Ce = 0,188
Oficina celular
Ce = 0,337
Figura B.2: Valor de la masa de humos en oficinas sin rociadores
Pag.: 84
Se consideran habitaciones de pequeño-espacio aquellas en las que la dimensión
máxima de la habitación es menor o igual que cinco veces el diámetro del tamaño
del modelo incendio de diseño y, el aire solamente puede entrar desde una dirección
(ver Figura B.3).
Nota: Esta delimitación de dimensiones fue elegida arbitrariamente y no
tiene fundamento teórico. Son muy deseables investigaciones en
este campo.
Anchura de la mayor dimensión ≤ 5 veces Df
Flujo restringido de aire hacia el incendio
Df
W
Abertura
Figura B.3: Limitaciones al tamaño del recinto o habitación de incendio.
Habitación o recinto pequeño-espacio o celular
B.1 Penacho por encima de un gran incendio – Proyecto destinado al control
de temperatura
En los proyectos por control de temperatura, se establecerá la temperatura de los
gases del depósito de humos por encima de la temperatura del ambiente (Θ). Se
conocerá también el flujo de calor convectivo que entra en los gases de los humos
de la capa flotante de humos. El valor de la masa circulante que entra en la capa
flotante se calculará utilizando la siguiente ecuación:
Qf
Mf = --------c . Θl
(B.3)
Pag.: 85
Nota: Si se desea calcular la altura limpia o libre de humos en este
caso, puede utilizarse el valor de Mf derivado de la ecuación (B.3)
con la ecuación (B.2) para calcular Y.
B.3 Penachos por encima de pequeños incendios – cuando el proyecto se
basa en la altura limpia o libre de humos
Los penachos por encima de pequeños incendios son aquellos en los que:
Y > 10 . [ Af ] 0,5
(B.4)
El caudal de aire que penetra dentro del penacho de humos por encima de un
pequeño incendio puede encontrarse como sigue:
- Se calcula primero zo , altura del origen virtual del penacho medida por
encima de la parte superior del combustible que arde, utilizando la
siguiente ecuación:
zo = − 1,02 . D + 0,083 . Q f 0,4
donde:
D
(B.5)
es el diámetro eficaz del incendio en metros (m).
- Expresar la altura limpia o libre de humos como Z, medida por encima de
la parte superior del combustible que está ardiendo.
- Calcular la masa circulante que penetra en la capa de humos:
Mf = 0,071 . Q f 0,33. (Z − zo)1,67. [1 + 0,026 . Q f 0,67. (Z − zo)-1,67] (B.6)
B.4 Penachos por encima de pequeños incendios – proyectos dirigidos al
control de temperatura
El procedimiento de cálculo, el cual es muy similar a B.2, es como sigue:
- Se calcula Mf utilizando la ecuación (B.3). Si la altura libre de humos ha
de ser calculada, utilizar este valor de Mf en las ecuaciones (B.5) y (B.6)
para encontrar Z y por tanto Y.
B.5 Penacho por encima de incendios en almacenamientos en altura
Los parámetros válidos del incendio de diseño para los almacenamientos en altura
que se derivan de 6.1, habrán asignado valores al perímetro del incendio accesible a
la aproximación del aire (P) y a la temperatura de la capa de los humos por encima
de la temperatura del ambiente, encima del incendio (Θ). La posición de la base de
la capa flotante de los humos en el depósito se habrá establecido también, dando un
valor para la altura libre de humos Y.
Pag.: 86
Calcular primero el valor de la masa circulante de los gases de los humos que
penetran en la capa (Mf). Se utilizará la ecuación (B.2), con Ce = 0,190.
Nota: Este planteamiento es aproximado.
Si se necesita calcular el flujo de calor convectivo que entra en la capa de humos
(normalmente no es necesario), este valor de Mf puede utilizarse con la ecuación
(B.3) para calcular Q f .
B.6 Centros comerciales de planta simple – incendio en una tienda adyacente
El valor de la masa circulante de los gases de los humos que penetran en el
depósito de humos en la zona peatonal, es aproximadamente el doble de la cantidad
que se aplicaría si el incendio estuviese localizado en dicho mall, con la misma altura
que la base de la capa de humos (ver Figura B.4), es decir el doble del resultado de
la ecuación (B.2) cuando Ce = 0,190.
Y
Tienda
Zona peatonal
Tienda
Perímetro del incendio = P
Figura B.4: Centros comerciales de planta simple - incendio en tienda adyacente
Esto implica que el valor de la masa circulante de los gases de los humos que
penetran en la capa flotante de humos de la zona peatonal, viene dado por la
ecuación:
Mf = 0,38 . P . Y 1,5
kg . s-1
(B.7)
Este es el resultado de una correlación empírica, la cual puede llegar a no ser válida
si la base de la capa está demasiado alta por encima de la parte superior de la
abertura de la tienda. Si esta diferencia de altura es mayor que 2 m, el caudal
entrante se calculará utilizando el método que se establece para el derrame del
penacho (ver 6.3, 6.4 y 6.5).
Por último, la figura B.5 nos muestra gráficamente los valores del caudal de aire que
penetra dentro del penacho de humos, proporcionados por la ecuación (B.2) cuando
Ce adopta el valor 0.190 y para valores de perímetros de incendios de 6, 12, 14 y 24
m, lo que nos permite en una primera aproximación el valor de la tasa de humos
producida. Para valores diferentes de los parámetros referidos, se pueden interpolar
curvas y establecer la relación pertinente con los valores de Ce correspondientes.
Pag.: 87
1
Tasa de producción de gases calientes (kg . s − )
100
P = 24 m
P = 14 m
90
P = 12 m
80
70
60
50
40
P=6m
30
20
10
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Altura de la base de humos (m)
9
10
11
12
Figura B.5: Caudal de aire que penetra dentro del penacho de humos. [Ecuación (B.2) con Ce = 0.190]
Pag.: 88
Anexo C (informativo)
Flujo de los gases calientes de los humos desde la habitación del incendio,
dentro de un espacio adyacente.
C.1 Incendio de capa-combustible controlada
El modelo de incendio de proyecto será de capa-combustible controlada si los
resultados de la temperatura de la capa flotante de humos son demasiado bajos
para inducir el “flashover” o combustión súbita generalizada.
Todos los demás casos de incendio serán (o llegarán a serlo rápidamente),
incendios totalmente-involucrados.
El valor de la masa que circula hacia fuera de la abertura (o ventana) del recinto de
incendio, puede calcularse como sigue.
El valor de la masa circulante de los gases de los humos que pasan a través de una
abertura vertical (Mw) puede determinarse mediante la siguiente ecuación:
Mw
C e . P . W . h 3/2
= ---------------------------------------1
C e . P 2/3 3/2
W 2/3 + ----- . ----------Cd
2
kg . s−1
(C.1)
donde:
W
h
Cd
Ce
es la anchura de la abertura en metros (m);
es la altura de la abertura por encima del suelo en metros (m);
es el coeficiente de eficacia de descarga de la abertura
(adimensional).
es el coeficiente del caudal entrante para un gran penacho de incendio
como el evaluado en B.1.
Cuando el flujo de humos se aproxima directamente a un “borde de derrame” a
través de una abertura sin dintel o cuelgue estructural (e.d. donde el techo está a ras
de la parte superior de la abertura), C d = 1,0. Para otras situaciones puede
adoptarse el procedimiento que sigue.
Cuando el humo fluye más allá de un dintel, cuelgue estructural o nivel de techo más
bajo, en forma de un penacho de altura Dd (Figuras C.1 y C.2), se ha demostrado
que esta altura de ascenso del penacho, afecta al valor del flujo de los humos que
salen por la abertura. Este efecto se puede expresar como una modificación del
coeficiente de descarga utilizando la siguiente ecuación:
Pag.: 89
Sofito
Tienda o recinto
Galería
Dd
Borde de
derrame
Dw
Abertura
Figura C.1: Flujo fuera de una abertura con dintel o cuelgue estructural y galería o sofito
Sofito
Tienda o recinto
Galería
Dd
Borde de
derrame
Dw
Abertura
Figura C.2: Flujo fuera de una abertura hacia una galería con sofito sobreelevado
Pag.: 90
1/3
Dw + Dd
C d = 0,65 . ------------Dw
(C.2)
donde:
D w es la profundidad de la capa que fluye en el plano de la abertura, en
metros (m);
D d es la profundidad del dintel o altura de ascensión del penacho más allá de
la abertura, en metros (m).
Cuando D d ≥ 1,0 entonces D d puede tomarse como 1,0 para la mayoría de las
aberturas de interés práctico. Para una abertura franca sin dintel de obstrucción, D d
puede considerarse como el ascenso del penacho más allá del borde de la galería.
La profundidad de la capa que fluye (D w) puede determinarse mediante la siguiente
ecuación:
1
M w 2/3
D w = ------- . -------(C.3)
Cd
2W
Un procedimiento sencillo para calcular el valor de la masa de humos que circula,
etc., es el siguiente:
(a) Tomar C d igual a 0,65.
(b) Calcular el valor de la masa circulante mediante la siguiente ecuación:
Mw
C e . P . W . h 3/2
= ----------------------------------------1
C e . P 2/3 3/2
W 2/3 + ----- . --------Cd
2
kg . s−1
(c) Se calcula la profundidad de la capa flotante por la siguiente ecuación:
Dw
1
= ------- .
Cd
Mw
--------2W
2/3
m
(d) Se calcula el coeficiente de descarga en la abertura por la ecuación siguiente:
D w + D d 1/3
C d = 0,65 . ------------Dw
Utilizando el nuevo valor de C d , repetir desde el paso (b), hasta que la diferencia
entre último valor calculado normalmente de M w [M w(n)] y el valor calculado
previamente de M w [M w(n-1)] es menor que el 0,1 %. Es decir:
M w(n) − M w(n − 1)
--------------------------- . 100 < ± 0,1
M w(n)
Pag.: 91
Este procedimiento, normalmente converge después de aproximadamente la quinta
iteración o aproximación sucesiva y por tanto, proporcionará rápidamente M w , C d y
Dw.
C.2 Cálculo de la combustión súbita generalizada o flashover
Son posibles varios métodos. El siguiente procedimiento sería una aproximación.
Utilizando el valor de M w calculado en C.1, y el flujo de calor convectivo en la
abertura Qw , se calcula la temperatura de la capa por encima de la del ambiente
utilizando la siguiente ecuación:
Qw
Θw = ----------(C.4)
c . Mw
y la temperatura de la capa se calcula utilizando la siguiente ecuación:
tw = Θw + tambient
(C.5)
Si tw ≥ 550 ºC , la habitación llegará a estar totalmente involucrada en el incendio
por la combustión súbita generalizada.
C.3 Incendios totalmente –involucrados
No es una buena práctica basar el proyecto de un SAAECH en un modelo de
incendio de recinto totalmente-involucrado, dado que las llamas, afectan a la
abertura de paso hacia el espacio mayor. La radiación de calor de estas llamas
puede representar un riesgo significativo en el espacio adyacente. Los sistemas de
admisión de aire y extracción de calor y humos basados en incendios de recintos en
situación de flashover serán considerados individualmente y solamente se admitirán
excepcionalmente, con suministro por parte del diseñador de evidencias detalladas
que justifiquen este planteamiento en las circunstancias de su proyecto.
C.4 Canal de extracción
Es posible impedir el paso de los gases de los humos a través de la abertura del
recinto del incendio, mediante la extracción de humos y aire a través de un canal en
la parte superior de la abertura, que la cruza, recorriendo la anchura total de la
misma.
Nota: Este principio se estudia más ampliamente en el Anexo D.
Pag.: 92
Anexo D (informativo)
Flujo de los gases calientes bajo un sofito o vuelo que se proyecta más allá de
la abertura o ventana de un recinto de incendio
D.1 La masa y el calor que fluye en los gases de los humos
Cuando la parte superior de la abertura o ventana de un recinto de incendio está a la
misma altura que el sofito del vuelo que sobresale, no hay caudal de qire que
penetre dentro de los humos que salen por esta abertura. Por tanto se aplica la
siguiente ecuación:
MB = Mw
(D.1)
Cuando hay un dintel o cuelgue estructural que da lugar a que los gases al salir
asciendan hasta encontrar el sofito del vuelo, habrá un caudal de aire que penetra.
Para los fines del proyecto de ingeniería, el valor de la masa circulante de humos
que penetra en la capa flotante bajo el sofito del vuelo, puede tomarse como
aproximadamente dos veces el valor de la masa circulante debajo del dintel o
cuelgue, es decir:
MB = 2 . Mw
(D.2)
Ambas ecuaciones (D.1) y (D.2) se aplican tanto a los gases de los humos que
fluyen moviéndose debajo del sofito del vuelo o galería hacia el borde de derrame
del penacho de los humos, como a los gases de los humos que fluyen entrando en
un depósito de humos creado debajo de dicho sofito del vuelo o galería para impedir
el derrame.
Además, en todos los casos, el flujo de calor en el bajo-sofito puede tomarse igual al
de la abertura del recinto de incendio.
D.2 Profundidad de las pantallas de canalización
Las pantallas serán tan profundas como la capa de los gases que fluyen entre ellas
debajo del voladizo hacia el borde de derrame (ver figuras D.1 y D.2). El diseñador
conocerá MB y QB, así como los aspectos geométricos del edificio que le permitirán
seleccionar la separación (L) de las pantallas de canalización en dicho borde de
derrame. La profundidad de la capa que fluye está también afectada por la presencia
o ausencia de cualquier cuelgue estructural en el borde del vacío, dado que esto
modificará el coeficiente de descarga para el flujo en el borde de derrame. La
profundidad del flujo viene dada por la siguiente ecuación:
dB
0,67
0,36
MB . TB
= -------- . --------------------Cd
L . ΘB0,5 . Tamb0,5
(D.3)
Pag.: 93
Tienda
Atrio
Figura D.1: Propagación lateral de los humos del derrame del penacho
Derrame del
penacho
Borde de
derrame
Pantallas de
canalización
L
Tienda
Atrio
Figura D.2: Reducción de la línea de derrame del penacho mediante pantallas
Pag.: 94
donde:
QB
ΘB = --------- ;
c . MB
Tamb es la temperatura ambiente en grados Kelvin (ºK);
TB = Tamb + ΘB
Cd
toma el valor 1,0 si no hay dintel o cuelgue que cruce el flujo en el
borde del vacío, o toma el valor 0,6 si hay dintel que cruce el flujo en
dicho borde del vacío.
La profundidad de una pantalla de canalización sería:
(dB + 0,1)
m.
D.3 Profundidad de las cortinas para humos en el borde del vacío para
impedir el derrame
Cuando una capa flotante de humos calientes fluye a lo largo de un techo por debajo
del mismo y, encuentra una barrera transversal, ésta se hace localmente más
profunda al chocar contra la barrera y, como los gases se han detenido, la energía
cinética de aproximación de la capa se convierte en energía potencial de flotación
contra dicha barrera.
Cuando se proyecta un sistema de ventilación de humos en el que el sofito del vuelo
sobresaliente actúa como depósito, es necesario a menudo controlar el camino del
flujo de humos, utilizando cortinas colgantes para humos. Estas se instalan
normalmente alrededor del borde del vacío para impedir que los humos fluyan hacia
arriba a través de dicho vacío. Si se pretende cerrar el borde del vacío a la
habitación del incendio, este incremento de profundidad local puede dar lugar a que
los humos se derramen por debajo de la cortina para humos y fluyan hacia arriba a
través del vacío, afectando posiblemente a la evacuación de otras plantas. Las
pantallas del borde del vacío serán, por lo tanto, lo bastante profundas para contener
no solamente la capa estabilizada, sino también el adicional incremento local de
profundidad fuera del recinto de incendio, determinado por el choque de la capa
circulante contra las pantallas.
El valor de este incremento local de profundidad se puede determinar mediante la
ecuación (D.4). La profundidad de la capa estabilizada (dB), derramada
inmediatamente debajo de la galería del aumento local de profundidad, se
determinará en primer lugar, utilizando el procedimiento de proyecto dado en 6.6.
Nota: Normalmente éste es el valor medio en el canal formado entre la
pantalla del borde del vacío y la fachada de la habitación.
La profundidad adicional ∆dB puede determinarse utilizando la ecuación (D.4), lo
que nos permite encontrar la profundidad total mínima necesaria (dB + ∆dB) de la
pantalla del borde del vacío.
Pag.: 95
∆dB = 0,4 . H .
5.dB
1 − Loge --------H
--------------------------5.WB
Loge -------H
(D.4)
donde:
∆dB = es el incremento adicional de profundidad en metros en la
barrera transversal (m);
H = la altura de suelo a sofito en metros (m);
dB = es la profundidad estabilizada de la capa que fluye en metros
(m);
WB = es la distancia entre la abertura y la barrera transversal (e.d.
la anchura de la galería) en metros (m).
D.4 Capacidad necesaria de un canal de extracción para impedir el paso de
los humos
El canal será tan largo como la brecha a través de la cual, de otro modo, los gases
de los humos podrían pasar (ver figura D.3). Si no hay otra extracción de humos,
todos los gases de los humos fluirán hacia el canal, es decir:
Mslot = MB
(D.5)
Si hay alguna otra extracción Ms desde el depósito de humos, entonces, al valor
total de la masa que circula, se le aplica la siguiente ecuación:
Mslot = MB − Ms
(D.6)
Se ha demostrado que la potencia de extracción de un canal en ángulo recto a la
dirección del flujo de una capa térmicamente flotante puede impedir que los humos
pasen de este canal, previniendo que el valor de extracción del canal sea al menos
1,67 veces el valor del flujo de gases que se aproximan al canal en la capa. Ello
implica que para impedir el paso de los humos, se aplica la siguiente ecuación:
Mslot exhaust
5 . Mslot
= ----------3
(D.7)
Pag.: 96
Pantalla de canalización
Recinto
del
incendio
Depósito
de
humos
en la
Galería
Canal
de
extracción
Pantalla de canalización
VISTA EN PLANTA
Cortinas
colgantes libres
barreras de humos
VISTA EN ALZADO
Falso techo
Pantalla de canalización
Recinto
del
incendio
Galería o sofito
Figura D.3: Canal de extracción para inpedir el paso de los humos
Pag.: 97
Anexo E (informativo)
El derrame del penacho de humos (columna secundaria)
E.1 Efecto del tamaño del depósito en la altura necesaria de ascenso para los
cálculos del derrame del penacho de humos
Todas las teorías que existen de la línea de penacho, se aplican a penachos de
humos que ascienden a través del espacio libre, donde se asume que el aire fuera
del penacho está uniformemente a la temperatura ambiente.
Cuando la anchura del depósito de humos (la cual puede definirse como una función
de la raíz cuadrada de la superficie en planta (Ares0,5)) es relativamente pequeña
comparada con la profundidad de la capa, el aire debajo de la capa normalmente
parece tener una temperatura uniforme. Sin embargo, si ésto es verdad, el aire
debajo de la base visible de la capa flotante de humos tiene una temperatura relativa
ligeramente superior a la temperatura ambiente (ver figura E.1).
E.1.1Para depósitos donde la profundidad evidente es < 0,67 . Ares0,5, se procede
como sigue:
Para poder aplicar la teoría para el cálculo del valor de la masa circulante de humos
que penetra en el depósito, se introducirá un factor de corrección para la profundidad
de la capa de humos en el depósito. Los experimentos con modelos de cubierta
plana han demostrado que para calcular el caudal que entra en el penacho de
humos, la profundidad efectiva de la capa (d2) es 1,26 veces la profundidad evidente
de la capa (dl) (ver figura E.1).
La altura efectiva de ascenso del derrame del penacho de humos por encima del
borde de derrame, viene dada entonces por la siguiente ecuación:
X = H − 1,26 . dl
(E.1)
Un valor negativo o muy pequeño del resultado de X por este procedimiento,
significa que se han excedido los límites de validez de la ecuación (E.1). Esto implica
que si, después de aplicar la ecuación (E.1) se obtiene X < 0,75 m, X se definirá
como:
X = H − dl
(E.2)
Nota: Este procedimiento solamente es aplicable para calcular el caudal
que penetra dentro del derrame del penacho de humos, d2 no
tiene validez para cualquier otra aplicación.
E.1.2Para depósitos de humos donde la profundidad evidente es > 0,76 . Ares0,5, no
se aplica corrección, y:
X = H − dl
Pag.: 98
Techo
12
11
10
9
Altura
d1
8
por
d2
7
encima
6
Serie 1
de
5
la
4
Galería
3
2
1
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
12,5
Temperatura por encima del ambiente en ºC
Figura E.1: Perfil típico de la temperatura en el depósito de humos
Pag.: 99
E.1.3Se utilizará el valor resultante de X de los apartados E.1.1 ó de E.1.2, como la
altura de ascenso del derrame del penacho o columna de humos por encima
del borde de derrame, cuando se calcule el caudal de aire que penetra en dicho
penacho o columna.
E.2 Caudal de aire que entra dentro del derrame del penacho – método
completo
E.2.1 Generalidades
El método de cálculo para el caudal de aire que penetra dentro del derrame del
penacho de humos (o columna secundaria), solamente es aplicable estrictamente a
los casos de incendio donde una capa térmicamente-flotante de los gases de los
humos fluye-horizontalmente, aproximándose a un vacío a través del cual, estos
gases entonces ascienden. Más concretamente se asumen los siguientes supuestos:
- Se asume que el flujo de humos que se aproxima, discurre debajo de
un techo plano (o un dintel o cuelgue estructural) antes del borde del
vacío.
- Está canalizado por elementos colgantes (que pueden ser paredes o
pantallas de canalización).
- El flujo de humos tiene líneas-de flujo que son paralelas por todas partes y
que se aproximan al borde del vacío en ángulo recto.
- Se asume que el flujo de humos que se aproxima está totalmente
desarrollado.
- No hay chorros de techo inmersos en el flujo de humos que se aproxima.
- Se supone que la velocidad del aire limpio debajo de la capa de humos es
mucho menor que la velocidad del propio estrato de humos.
Afortunadamente, estos supuestos se corresponden con muchos casos prácticos
para los diseñadores.
Nota: Hay que hacer notar que no hay evidencia experimental de que el
procedimiento de cálculo planteado en E.2 es válido para capas
que fluyen aproximándose a temperaturas más altas de 450 ºC.
Todavía no existen métodos precisos para temperaturas más altas. El presente
método, aplicado a temperaturas más altas, da un pronóstico significativamente
elevado de la mezcla de aire dentro de los gases calientes que ascienden.
Pag.: 100
E.2.2 Procedimiento detallado
E.2.2.1 Etapa 1
Se completan todos los pre-cálculos necesarios para obtener los parámetros clave
del flujo que se aproxima (e.d. Qw y Mw).
Nota: Cuando el derrame está pasado el borde del sofito de una galería
o dosel, los parámetros equivalentes son Qb y Mb. Por simplicidad,
los subíndices w y b son equivalentes en este anexo.
E.2.2.2 Etapa 2
Se calcula la temperatura media de la capa (Θw):
Qw
(Θw) = -----------Mw . c
(E.3)
El valor de la masa circulante (M w) en la abertura (el cual ya será conocido por
cálculos previos) viene dado por la siguiente ecuación:
Mw
2
W . ρamb
3/2
1/2
= ---- . Cd . (2g . Θ cw . Tamb) . ----------- . Dw3/2 . κM (E.4)
3
Tcw
donde:
= 1,22 kg . m-3 para una temperatura ambiente Tamb de 288 ºK;
0,6 cuando hay dintel descendente o cuelgue estructural debajo del
borde de derrame ó 1,0 cuando no lo hay; (se pueden utilizar valores
intermedios);
= 9,81 m . s-2;
= 1,3 para la mayoría de las capas típicas que fluyen.
ρamb
Cd =
g
κM
La profundidad de la capa (Dw) en el borde de derrame viene dada entonces por la
siguiente ecuación:
Dw =
2/3
3 . Mw . Tcw
-------------------------------------------------2.Cd3/2 . κM . W . ρamb . (2g . Θcw . Tamb)1/2
(E.5)
La temperatura promedio (Θw) de la masa-ponderada (peso añadido a la masa) de la
capa de gases se calcula como sigue:
donde:
κQ
Θw = -------- . Θcw
κM
(E.6)
κQ = 0,95 para la mayoría de las capas típicas que fluyen.
Pag.: 101
Nota: Es importante saber si hay cuelgue estructural o dintel corrido a lo
largo del borde del vacío (y éste está en ángulo recto a la
dirección del flujo) por que esto cambia el valor de Cd.
Puede conseguirse mayor precisión calculando los valores de los factores de
corrección κM y κQ utilizando la fórmula dependiente de la temperatura, aunque en
la mayoría de los diseños prácticos esto no es normalmente necesario.
La velocidad característica de la capa ( v ) viene dada por la siguiente ecuación:
Cd . κM
v = 0,96 . ------------ .
κQ1/3
1/3
g . Qw . Tcw
-----------------------c . ρamb . W . Tamb2
(E.7)
Para un dintel o cuelgue estructural profundo, donde Cd = 0,6 , ésta viene a ser la
siguiente:
1/3
g . Qw . Tcw
v = 0,76 . -----------------------c . ρamb . W . Tamb2
(E.8)
Si no hay dintel o cuelgue estructural en la abertura, Cd = 1,0 , y:
1/3
g . Qw . Tcw
v = 1,27 . -----------------------c . ρamb . W . Tamb2
(E.9)
Calcular el flujo horizontal (B) por unidad de longitud de borde de derrame, de la
energía potencial de flotación vertical (relativa al borde del vacío) utilizando la
siguiente ecuación:
ρamb Θcw
B = ------- . -------- . g . v . Dw2
2
Tcw
(E.10)
E.2.2.3 Etapa 3
Calcular la masa circulante (My) que asciende pasado el borde del vacío, utilizando
la siguiente ecuación:
2
Θcw 1/2
My = ----- . ρamb . W . α’ . 2g . -----. dw3/2 + Mw
3
Tamb
(E11)
Donde α’ toma el valor 1,1.
Pag.: 102
Si la línea del penacho de humos es adosada, pasar a la Etapa 7 de este
procedimiento (ver E.2.2.7), después de completar la Etapa 3.
E.2.2.4 Etapa 4
Calcular la fuente de Gauss equivalente.
Se convierten primero Qw y My en los valores correspondientes por unidad de
longitud del penacho (e.d. dividiendo por la anchura del canal ( W ) para obtener Qo
y A).
Resolver entonces las siguientes ecuaciones:
ξ =
Θ
----T
Qo
1
A + -------- . ------------Tamb . c √π . ρamb
Qo . √ 1 + λ2
= ---------------------------------Qo
G
Tamb . c . λ . A + --------Tamb . c
(E.12)
(E.13)
donde la constante térmica empírica ( λ ) = 0,9
2.B
ζ = -----------------------------------------------------1
Θ
λ
√ π . ρamb ------- − ----- . -------------√3
T G √ 1 + 3λ2
uG =
ξ
bG = -----uG
y:
donde
ζ
-----ξ
Θ
---T G
(E.14)
(E.15)
(E.16)
, uG y bG son parámetros de la fuente de Gauss equivalente.
Pag.: 103
E.2.2.5 Etapa 5
Se calcula el caudal que penetra dentro del penacho de humos ascendente.
Utilizando la siguiente ecuación, se calcula el número de la fuente de Froude (F)
para la línea del penacho de humos:
2 1/4
F = ----- .
π
α
--------------Θ
λ . ----T G
1/2
uG
. -------------[g . bG]1/2
(E.17)
donde α = 0,16 para líneas de penacho de lado – doble y 0,077 para penachos
de lado – simple.
Se calcula el parámetro transformado ( υG ) para la fuente de Gauss equivalente:
υG
1
= ---------------[ 1 − F 2 ]1/3
(E.18)
Se determina el valor de I1(υG) utilizando el gráfico de la figura E.2. El valor de υG se
representa en el eje vertical de la figura E.2. Mirar a través de la curva media
continua y encontrar el valor correspondiente de I1(υG) en el otro eje. En la sección
final E.2.2.8, se incluye un método analítico alternativo por si se desease aplicar un
programa de ordenador.
Calcular el parámetro de altura transformada
deseada del penacho de humos (X) como sigue:
X’
2
X
X ‘ = ------- . α . ------√π
bG
correspondiente a la altura
(E.19)
Después, calcular ∆ I1(υ) como sigue:
X’
∆ I1(υ) = -------------------------[ F 2 . ( 1 − F 2 ) ]1/3
(E.20)
I1(υ) = I1(υG) + ∆ I1(υ)
(E.21)
y entonces:
Pag.: 104
Determinar los valores de b’ , p’ y u’ correspondientes al valor calculado de I1(υ),
utilizando el siguiente procedimiento sobre el gráfico de la figura E.2.
6
5
4
b’’
3
2
p’’
u’’
1
0
1
2
3
Distancia modificada por encima de la fuente virtual
( b’’ ) =
[ p’’ (= ν ) ] =
( u’’ ) =
4
I1 ( ν )
SOBRE EL EJE VERTICAL
Ancho - medio sin dimensiones
Recíproca de flotabilidad sin dimensiones
Velocidad vertical sin dimensiones
Figura E.2: Representación gráfica de la solución teórica para un penacho de humos
que se propaga saliendo desde un modelo de fuente ( E < 1 )
I1(υ) representa un valor en el eje horizontal de la figura E.2. Utilizando este valor,
encontrar los correspondientes valores (sobre todas las tres curvas) para u’’ , p’’ y
b’’. Entonces, determinar u’ , p’ y b’ utilizando las siguientes ecuaciones:
u’ = u’’ . F1/3
(E.22)
1
p’ = ---------------------( 1 − F 2 )1/3 . p’’
(E.23)
b’ = b’’ . [ F 2 . ( 1 − F 2 ) ]1/3
(E.24)
Pag.: 105
En la sección final E.2.2.8, se incluye un método analítico alternativo por si se
desease aplicar un programa de ordenador.
A continuación se determina el ancho – medio característico (b) de la línea de
columna a la altura X como sigue:
(E.25)
b = b’ . bG
Calcular entonces la componente vertical de velocidad axial (u) de los gases a la
altura X utilizando la siguiente ecuación:
u’ . uG
u = ---------F
(E.26)
Calcular la masa circulante por unidad de longitud del penacho de humos (mx) que
atraviesa la altura elegida X:
Θ
b.
λ
mx = √
1 − p’ . ----- . -------------T
G
(1 + λ2)1/2
π . ρamb . u .
(E.27)
Convertir en la masa circulante total en la línea del penacho de humos (ignorando
efectos finales), multiplicando la ecuación (E.27) por la anchura del canal (e.d. m x .
W ).
E.2.2.6 Etapa 6
Calcular el caudal de aire que penetra δ . Mx , dentro de los extremos libres de la
línea del penacho de humos. La anchura de la línea del penacho (y también su
velocidad axial) pueden tomarse en primera aproximación como si fuesen constantes
para la mayoría de las alturas, e igual a la media del valor en la fuente de Gauss
equivalente y a la altura elegida (X).
El caudal de aire que entra δ . Mx dentro de ambos extremos de la línea del
penacho es entonces:
donde
δ . Mx = 4 . b .u . α . X . ρamb
(E.28)
b = (bG + b) / 2
(E.29)
u = (uG + u) / 2
(E.30)
Añadir este valor al resultado del caudal que penetra en el penacho de la Etapa 5
(ver E.2.2.5), para obtener la masa circulante total Mx de los gases ascendentes de
los humos pasada la altura especificada (X), es decir:
Mx = mx . W + δ . Mx
(E.31)
Pag.: 106
Hay que señalar que cuando ambos extremos de un penacho de humos están
limitados por paredes laterales (p.e., como en una caja o tiro de chimenea) entonces:
δ . Mx = 0
E.2.2.7 Etapa 7 – Modificaciones al procedimiento para líneas de penacho de
humos de lado simple (o adosado)
Convertir la fuente de Gauss equivalente y el penacho de humos, en uno compuesto
de uno real y una mitad imaginaria, de modo que la línea central de la composición
se sitúe a lo largo de la pared vertical a la que el penacho de humos está adosado.
Esto se consigue dando valores dobles para B, My (y por lo tanto para A), y Qw en la
Etapa 3 anterior (ver E.2.2.3), antes de volver a las Etapas 4 a 6 en E.2.2.4 a
E.2.2.6.
Nota: Los experimentos demuestran que los valores de α necesarios en
las Etapas 4 a 6, variarían de 0,16 (válido para un penacho libre o
de lado-doble) a 0,077 para el penacho de humos adosado.
Una vez completada la Etapa 6 (en E.2.2.6), se reduce a la mitad el valor final de la
masa circulante ascendente Mx que atraviesa la altura deseada (X) del penacho de
humos ascendente.
E.2.2.8 Métodos analíticos alternativos al gráfico de la figura E.2
Método alternativo para la determinación de I1(υG).
Si
Si
Si
Si
υG > 1,549 , entonces
I1(υG) = (υG – 0,75) / 0,9607
1,549 ≥ υG > 1,242 , entonces I1(υG) = (υG – 0,843) / 0,8594
1,242 ≥ υG > 1,059 , entonces I1(υG) = (υG – 0,9429) / 0,6243
υG < 1,069 , entonces
I1(υG) = (υG – 1,0) / 0,3714
Método alternativo para el cálculo del valor de b’ , p’ y u’.
(a) Determinación de u’’
Si I1(υ) > 1,896 , entonces u’’ = 1,0
Si 1,896 ≥ I1(υ) > 0,786 , entonces
. I1(υ) + 0,821
Si I1(υ) ≤ 0,786 , entonces u’’ = I1(υ)0,35
u’’ = 0,0908
(b) Determinación de p’’
Si I1(υ) > 0,832
Si 0,832 ≥ I1(υ)
. I1(υ) + 0,8429
Si 0,464 ≥ I1(υ)
. I1(υ) + 0,9429
Si I1(υ) ≤ 0,186
, entonces p’’ = 0,9607 . I1(υ) + 0,75
> 0,464 , entonces
p’’ = 0,8594
> 0,186 , entonces
p’’ = 0,6243
, entonces p’’ = 0,3714 . I1(υ) + 1,0
Pag.: 107
(c) Determinación de b’’
Si I1(υ) > 2,161 , entonces b’’ = 0,938 . I1(υ) + 0,82
Si 2,161 ≥ I1(υ) > 1,296 , entonces
b’’
I1(υ) + 0,95
Si 1,296 ≥ I1(υ) > 0,896 , entonces
b’’
I1(υ) + 1,071
Si 0,896 ≥ I1(υ) > 0,65 , entonces b’’ = 0,619 . I1(υ) + 1,214
Si 0,65 ≥ I1(υ) > 0,543 , entonces b’’ = 0,331 . I1(υ) + 1,414
b’’
Si 0,543 ≥ I1(υ) > 0,421 , entonces
. I1(υ) + 1,55
Si 0,421 ≥ I1(υ) > 0,348 , entonces
b’’
− 0,6 . I1(υ)
Si I1(υ) ≤ 0,348 , entonces b’’ = I1(υ)−0,4
= 0,89 .
= 0,81 .
= 0,0627
=
1,821
Ahora se calculan u’ , p’ y b’ por las ecuaciones (E.22), (E.23) y (E.24) de la Etapa
5.
E.3 Caudal entrante dentro del derrame del penacho de humos - método
aproximado (solamente penachos de humos libres)
Un método alternativo aproximado para el cálculo del caudal de aire que penetra
dentro del derrame del penacho de humos, es el debido a Thomas y trata al penacho
en una primera aproximación como “columna-lejana”, que asciende aparentemente
desde una línea fuente de espesor cero, a alguna distancia debajo del borde del
vacío.
Los cálculos llevados a cabo siguiendo 6.1 a 6.3 habrán dado lugar a que se
obtengan los valores de Mw y Qw.
Nota: Como en E.2 estos parámetros se utilizan como equivalentes a Mb
y Qb, e.d. se aplican al flujo que se aproxima al borde de derrame.
Se calcula un parámetro ∆ como sigue:
donde:
Mw
A’ = ----- .
W
3,8 . A’
∆ = ----------Qw1/3
(E.32)
0,85
1 + ------Cd3/2
(E.33)
Qw
1,16
+ -------------- . 1 + ------W . c . Tamb
Cd3/2
El valor de la masa circulante de los gases que entran en la capa flotante en el
depósito de humos, se calcula entonces utilizando la siguiente ecuación:
g . Qw 1/3
0,22.( X + 2∆) 2/3
Mx = 0,58 . ρ . W2/3 . ----------------. (X + ∆) 1 + -----------------------ρ . c . Tamb
W
(E.34)
Pag.: 108
donde:
ρ es la densidad media de los gases en el penacho de humos a la altura X.
W = anchura de la abertura si está en el borde del vacío, se sustituirá por L =
distancia entre pantallas de canalización, cuando haya galería o dosel.
E.4 Limitaciones a los cálculos del caudal que penetra en el derrame del
penacho de humos
Por estudios experimentales con penachos de humos libres, se sabe que para
alturas de ascenso desde el borde de derrame hasta la base visible de la capa de
humos menores que 3 m, la teoría general no describe adecuadamente el caudal de
aire que penetra. Los valores de la masa circulante predichos por la teoría son
mayores que los observados en la práctica. Cuando se dan alturas de ascenso
menores de 3 m, estas sobre-predicciones del caudal de aire que penetra,
proporcionarán normalmente un margen adicional de seguridad en la previsión de
los aireadores para la extracción de los humos.
E.5 Sistemas de control de temperatura
Cuando esté establecida una temperatura máxima de la capa en el depósito de
humos, el diseñador procederá como sigue:
- Se selecciona un valor de prueba de X;
- Se siguen los procedimientos de E.2 ó E.3 para calcular el valor de la
masa circulante que penetra en la capa flotante del depósito de humos;
- Se calcula la nueva temperatura de la capa Θl utilizando la siguiente
ecuación:
Ql
Θl = -----------Mx . c
(E.35)
- Se compara Θl con el valor establecido de la temperatura de la capa;
- Se repite este procedimiento hasta alcanzar el valor establecido.
E.6 Procedimientos gráficos
Las figuras E.3 a E.34 representan gráficamente para el uso de oficinas, tanto de
planta abierta como celulares, los valores de la masa de gases ascendentes que
penetran en el depósito de humos, para penachos adosados en primer lugar (figuras
E.3 a E.18), y penachos libres posteriormente (figuras E.19 a E.34), con anchos de
abertura (W) o distancia entre pantallas de canalización (L) respectivamente de 5,
10, 20 y 40 m, profundidades de bandas de dintel o cuelgue estructural de 0,0, 0,5,
1,0 y 1,5 m, y producciones de calor de 1 MW y de 6 MW, todo lo cual permite una
primera aproximación de los valores de dicha masa de humos, especialmente útil
para comprobaciones cuando se están haciendo los primeros tanteos o cálculos de
un proyecto. Los valores delas figuras E.19 a E.34 proporcionan resultados similares
a los de la sección E.3.
Pag.: 109
1
Valor de la masa de gases circulante (kg . s − )
130
W = 40
120
110
100
W = 20
90
80
W = 10
70
W=5
60
50
40
30
0
1
2
3
4
5
6
7
Altura de ascensión (m)
8
9
Figura E.3:
adosado desde una oficina de planta-abierta con rociadores.
Producción de calor: 1 MW
Profundidad de dintel en la abertura: 0,0 m
10
Penacho
Pag.: 110
1
Valor de la masa de gases circulante (kg . s − )
130
W = 40
120
110
100
W = 20
90
80
W = 10
70
W=5
60
50
40
30
0
1
2
3
4
5
6
7
Altura de ascensión (m)
8
9
10
Figura E.4:Penacho adosado desde una oficina de planta-abierta con rociadores.
Producción de calor: 1 MW
Profundidad de dintel en la abertura: 0,5 m
Pag.: 111
1
Valor de la masa de gases circulante (kg . s − )
120
W = 40
110
100
90
W = 20
80
70
W = 10
60
W=5
50
40
30
20
0
1
2
3
4
5
6
7
Altura de ascensión (m)
8
9
10
Figura E.5:Penacho adosado desde una oficina de planta-abierta con rociadores.
Producción de calor: 1 MW
Profundidad de dintel en la abertura: 1,0 m
Pag.: 112
1
Valor de la masa de gases circulante (kg . s − )
120
W = 40
110
100
90
80
W = 20
70
60
W = 10
50
W=5
40
30
20
0
1
2
3
4
5
6
7
Altura de ascensión (m)
8
9
10
Figura E.6:Penacho adosado desde una oficina de planta-abierta con rociadores.
Producción de calor: 1 MW
Profundidad de dintel en la abertura: 1,5 m
Pag.: 113
1
Valor de la masa de gases circulante (kg . s − )
460
W = 40
420
380
340
W = 20
300
260
W = 10
220
W=5
180
140
100
60
0
2
4
6
8
10
12
14
Altura de ascensión (m)
16
18
20
Figura E.7:Penacho adosado desde una oficina de planta-abierta sin rociadores.
Producción de calor: 6 MW
Profundidad de dintel en la abertura: 0,0 m
Pag.: 114
1
Valor de la masa de gases circulante (kg . s − )
500
460
W = 40
420
380
340
W = 20
300
260
W = 10
W=5
220
180
140
100
60
0
2
4
6
8
10
12
14
Altura de ascensión (m)
16
18
20
Figura E.8:Penacho adosado desde una oficina de planta-abierta sin rociadores.
Producción de calor: 6 MW
Profundidad de dintel en la abertura: 0,5 m
Pag.: 115
1
Valor de la masa de gases circulante (kg . s − )
460
420
W = 40
380
340
300
W = 20
260
W = 10
220
W=5
180
140
100
60
0
2
4
6
8
10
12
14
Altura de ascensión (m)
16
18
20
Figura E.9:Penacho adosado desde una oficina de planta-abierta sin rociadores.
Producción de calor: 6 MW
Profundidad de dintel en la abertura: 1,0 m
Pag.: 116
1
Valor de la masa de gases circulante (kg . s − )
480
440
400
W = 40
360
320
280
W = 20
240
W = 10
200
W=5
160
120
80
40
0
2
4
6
8
10
12
14
Altura de ascensión (m)
16
18
20
Figura E.10:
Penacho adosado desde una oficina de planta-abierta sin
rociadores.
Producción de calor: 6 MW
Profundidad de dintel en la abertura: 1,5 m
Pag.: 117
1
Valor de la masa de gases circulante (kg . s − )
150
W = 40
140
130
120
W = 20
110
100
W = 10
90
80
W=5
70
60
50
40
0
1
2
3
4
5
6
7
Altura de ascensión (m)
8
9
10
Figura E.11:
Penacho adosado desde una oficina celular con rociadores.
Producción de calor: 1 MW
Profundidad de dintel en la abertura: 0,0 m
Pag.: 118
1
Valor de la masa de gases circulante (kg . s − )
145
W = 40
140
130
120
110
W = 20
100
90
W = 10
80
W=5
70
60
50
40
35
0
1
2
3
4
5
6
7
Altura de ascensión (m)
8
9
10
Figura E.12:
Penacho adosado desde una oficina celular con rociadores.
Producción de calor: 1 MW
Profundidad de dintel en la abertura: 0,5 m
Pag.: 119
1
Valor de la masa de gases circulante (kg . s − )
140
W = 40
130
120
110
100
W = 20
90
80
W = 10
70
W=5
60
50
40
30
0
1
2
3
4
5
6
7
Altura de ascensión (m)
8
9
10
Figura E.13:
Penacho adosado desde una oficina celular con rociadores.
Producción de calor: 1 MW
Profundidad de dintel en la abertura: 1,0 m
Pag.: 120
1
Valor de la masa de gases circulante (kg . s − )
130
W = 40
120
110
100
90
W = 20
80
70
W = 10
60
W=5
50
40
30
20
0
1
2
3
4
5
6
7
Altura de ascensión (m)
8
9
10
Figura E.14:
Penacho adosado desde una oficina celular con rociadores.
Producción de calor: 1 MW
Profundidad de dintel en la abertura: 1,5 m
Pag.: 121
1
Valor de la masa de gases circulante (kg . s − )
480
W = 40
440
400
360
W = 20
320
280
W = 10
240
W=5
200
160
120
80
0
2
4
6
8
10
12
14
Altura de ascensión (m)
16
18
20
Figura E.15:
Penacho adosado desde una oficina celular sin rociadores.
Producción de calor: 6 MW
Profundidad de dintel en la abertura: 0,0 m
Pag.: 122
1
Valor de la masa de gases circulante (kg . s − )
500
W = 40
460
420
380
W = 20
340
300
W = 10
260
W=5
220
180
140
100
60
0
2
4
6
8
10
12
14
Altura de ascensión (m)
16
18
20
Figura E.16:Penacho adosado desde una oficina celular sin rociadores.
Producción de calor: 6 MW
Profundidad de dintel en la abertura: 0,5 m
Pag.: 123
1
Valor de la masa de gases circulante (kg . s − )
500
460
W = 40
420
380
340
W = 20
300
260
W = 10
W=5
220
180
140
100
60
0
2
4
6
8
10
12
14
Altura de ascensión (m)
16
18
20
Figura E.17:
Penacho adosado desde una oficina celular sin rociadores.
Producción de calor: 6 MW
Profundidad de dintel en la abertura: 1,0 m
Pag.: 124
1
Valor de la masa de gases circulante (kg . s − )
480
440
W = 40
400
360
320
W = 20
280
240
W = 10
W=5
200
160
120
80
40
0
2
4
6
8
10
12
14
Altura de ascensión (m)
16
18
20
Figura E.18:Penacho adosado desde una oficina celular sin rociadores.
Producción de calor: 6 MW
Profundidad de dintel en la abertura: 1,5 m
Pag.: 125
1
Valor de la masa de gases circulante (kg . s − )
L = 40
240
220
L = 20
200
180
160
L = 10
140
L=5
120
100
80
60
40
0
1
2
3
4
5
6
7
Altura de ascensión (m)
8
9
10
Figura E.19:
Penacho libre desde una oficina de planta-abierta con rociadores.
Producción de calor: 1 MW
Profundidad de dintel en la abertura: 0,0 m
Pag.: 126
1
Valor de la masa de gases circulante (kg . s − )
L = 40
240
L = 20
220
200
180
L = 10
160
L=5
140
120
100
80
60
40
0
1
2
3
4
5
6
7
Altura de ascensión (m)
8
9
10
Figura E.20:
Penacho libre desde una oficina de planta-abierta con rociadores.
Producción de calor: 1 MW
Profundidad de dintel en la abertura: 0,5 m
Pag.: 127
1
Valor de la masa de gases circulante (kg . s − )
L = 40
240
220
L = 20
200
180
L = 10
160
140
L=5
120
100
80
60
40
0
1
2
3
4
5
6
7
Altura de ascensión (m)
8
9
10
Figura E.21:
Penacho libre desde una oficina de planta-abierta con rociadores.
Producción de calor: 1 MW
Profundidad de dintel en la abertura: 1,0 m
Pag.: 128
1
240 Valor de la masa de gases circulante (kg . s − )
L = 40
220
L = 20
200
180
160
L = 10
140
L=5
120
100
80
60
40
20
0
1
2
3
4
5
6
7
Altura de ascensión (m)
8
9
10
Figura E.22:
Penacho libre desde una oficina de planta-abierta con rociadores.
Producción de calor: 1 MW
Profundidad de dintel en la abertura: 1,5 m
Pag.: 129
1
600 Valor de la masa de gases circulante (kg . s − )
L = 40
L = 20
L = 10
550
L=5
500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
2
4
6
8
10
12
14
Altura de ascensión (m)
16
18
20
Figura E.23:
Penacho libre desde una oficina de planta-abierta sin rociadores.
Producción de calor: 6 MW
Profundidad de dintel en la abertura: 0,0 m
Pag.: 130
1
600 Valor de la masa de gases circulante (kg . s − ) L = 40
L = 20
L = 10
550
L=5
500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
2
4
6
8
10
12
14
Altura de ascensión (m)
16
18
20
Figura E.24:
Penacho libre desde una oficina de planta-abierta sin rociadores.
Producción de calor: 6 MW
Profundidad de dintel en la abertura: 0,5 m
Pag.: 131
1
600 Valor de la masa de gases circulante (kg . s − )
L = 40
L = 20
L = 10
550
L=5
500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
2
4
6
8
10
12
14
Altura de ascensión (m)
16
18
20
Figura E.25:
Penacho libre desde una oficina de planta-abierta sin rociadores.
Producción de calor: 6 MW
Profundidad de dintel en la abertura: 1,0 m
Pag.: 132
1
600 Valor de la masa de gases circulante (kg . s − )
L = 40
L = 20
L = 10
550
L=5
500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
2
4
6
8
10
12
14
Altura de ascensión (m)
16
18
20
Figura E.26:
Penacho libre desde una oficina de planta-abierta sin rociadores.
Producción de calor: 6 MW
Profundidad de dintel en la abertura: 1,5 m
Pag.: 133
1
240 Valor de la masa de gases circulante (kg . s − )
L = 40
L = 20
220
200
180
L = 10
160
L=5
140
120
100
80
60
40
20
0
1
2
3
4
5
6
7
Altura de ascensión (m)
8
9
10
Figura E.27:
Penacho libre desde una oficina celular con rociadores.
Producción de calor: 1 MW
Profundidad de dintel en la abertura: 0,0 m
Pag.: 134
1
Valor de la masa de gases circulante (kg . s − )
L = 40
L = 20
240
220
200
L = 10
180
L=5
160
140
120
100
80
60
40
0
1
2
3
4
5
6
7
Altura de ascensión (m)
8
9
10
Figura E.28:
Penacho libre desde una oficina celular con rociadores.
Producción de calor: 1 MW
Profundidad de dintel en la abertura: 0,5 m
Pag.: 135
1
260 Valor de la masa de gases circulante (kg . s − )
L = 40
L = 20
240
220
200
L = 10
180
160
L=5
140
120
100
80
60
40
0
1
2
3
4
5
6
7
Altura de ascensión (m)
8
9
10
Figura E.29:
Penacho libre desde una oficina celular con rociadores.
Producción de calor: 1 MW
Profundidad de dintel en la abertura: 1,0 m
Pag.: 136
1
240 Valor de la masa de gases circulante (kg . s − )
L = 40
L = 20
220
200
180
L = 10
160
L=5
140
120
100
80
60
40
20
0
1
2
3
4
5
6
7
Altura de ascensión (m)
8
9
10
Figura E.30:
Penacho libre desde una oficina celular con rociadores.
Producción de calor: 1 MW
Profundidad de dintel en la abertura: 1,5 m
Pag.: 137
1
600 Valor de la masa de gases circulante (kg . s − ) L = 40
L = 20
L = 10
550
L=5
500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
2
4
6
8
10
12
14
Altura de ascensión (m)
16
18
20
Figura E.31:
Penacho libre desde una oficina celular sin rociadores.
Producción de calor: 6 MW
Profundidad de dintel en la abertura: 0,0 m
Pag.: 138
1
600 Valor de la masa de gases circulante (kg . s − )
L = 40
L = 20 L = 10
L=5
550
500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
2
4
6
8
10
12
14
Altura de ascensión (m)
16
18
20
Figura E.32:
Penacho libre desde una oficina celular sin rociadores.
Producción de calor: 6 MW
Profundidad de dintel en la abertura: 0,5 m
Pag.: 139
1
Valor de la masa de gases circulante (kg . s − ) L = 40
L = 20
L = 10
600
L=5
550
500
450
400
350
300
250
200
150
100
0
2
4
6
8
10
12
14
Altura de ascensión (m)
16
18
20
Figura E.33:
Penacho libre desde una oficina celular sin rociadores.
Producción de calor: 6 MW
Profundidad de dintel en la abertura: 1,0 m
Pag.: 140
1
600 Valor de la masa de gases circulante (kg . s − ) L = 40
L = 20
L = 10
550
L=5
500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
2
4
6
8
10
12
14
Altura de ascensión (m)
16
18
20
Figura E.34:
Penacho libre desde una oficina celular sin rociadores.
Producción de calor: 6 MW
Profundidad de dintel en la abertura: 1,5 m
Pag.: 141
Anexo F (informativo)
El depósito de humos y los aireadores
F.1 La temperatura de la capa de humos
El promedio de la temperatura de los gases en la capa de humos (cerca del punto de
entrada del penacho) puede determinarse como sigue:
Ql
Θl = -----------c . Ml
(F.1)
Cuando no hay rociadores en el depósito de humos y, se han cumplido los
requerimientos para limitar la superficie del depósito e impedir la formación de
regiones estancadas, puede tomarse este valor para todo el depósito.
Cuando hay presentes rociadores, el efecto de enfriamiento puede tomarse en
consideración como sigue.
Un sistema de extracción mecánica, con suficiente aproximación, mueve un volumen
fijo de humos independientemente de la temperatura. Por lo tanto, si el valor de
enfriamiento de los rociadores está sobreestimado, el sistema podría estar
infradiseñado.
Un sistema que utiliza aireadores naturales depende de la flotabilidad de los gases
calientes para eliminar humos a través de los mismos. En este caso, el sistema
estaría infradiseñado si el enfriamiento de los rociadores está infraestimado.
La pérdida de calor de los gases de los humos es, normalmente, el sujeto de
muchas investigaciones, aunque no están todavía disponibles los datos oportunos
para su aplicación en un proyecto. Sin embargo, puede obtenerse una estimación
aproximada como sigue.
Si los humos que pasan un rociador, están más calientes que la temperatura de
operación del mismo, este rociador entrará en acción eventualmente y su agua
pulverizada enfriará los humos. Si el humo está todavía bastante caliente, entrará en
funcionamiento el siguiente rociador, enfriando más estos humos. Se alcanzará un
estado en el que la temperatura de los humos es insuficiente para hacer funcionar
más rociadores. Después de esto, puede asumirse que la temperatura de la capa de
humos es aproximadamente igual a la temperatura de operación de los rociadores,
más allá del radio de acción de los mismos. Este radio, no es generalmente
conocido.
En ausencia de mejor información, puede asumirse razonablemente que no
operarán más rociadores que los que están previstos en los cálculos de diseño del
sistema de rociadores y su suministro de agua.
Para sistemas de extracción mecánica, el efecto de enfriamiento de los rociadores
puede ignorarse en la determinación del valor del volumen de extracción requerido.
Pag.: 142
Este error está del lado de la seguridad. Alternativamente, este mayor enfriamiento,
y la contracción consecuente de los gases de los humos, puede estimarse
aproximadamente sobre la base de un valor promedio entre la temperatura de
funcionamiento de los rociadores y la temperatura de los humos calculada
inicialmente. Cuando las aberturas de extracción de los ventiladores, están
suficientemente bien distribuidas, puede asumirse que una de ellas puede estar
cercana al incendio, y extraerá los gases a la temperatura inicial total. Las otras
aberturas en estas circunstancias, puede asumirse que están fuera de la zona de
operación de los rociadores, y extraerán los gases a la temperatura efectiva de
operación de los rociadores.
El número potencial de “caliente” y “frío” se evaluará cuando se calcule la
temperatura promedio de los gases extraídos.
Si la temperatura de funcionamiento de los rociadores está por encima de los 140 ºC
ó, por encima de la temperatura calculada de la capa de humos, el enfriamiento de
los rociadores puede ignorarse para los aireadores naturales. Para cualquier otra
circunstancia, la temperatura asumida de la capa para diseños que involucran
aireadores naturales, será igual a la temperatura de funcionamiento de los
rociadores.
Nota 1: El efecto de enfriamiento de los rociadores es reducir el flujo de
calor (Q l) sin que cambie significativamente la masa circulante.
Nota 2: La temperatura de la capa por encima de la del ambiente fuera
de la región de rociadores activos, será muy sensible a la
temperatura ambiente y, en condiciones de calor ésta producirá
valores bajos de Θl. Podrían darse consideraciones para utilizar
un valor de la temperatura más alto sobre alguna cabeza
rociadora en el depósito de humos para compensar esto.
F.2 Profundidad mínima de la capa del depósito para el flujo hacia los
aireadores de extracción
El humo que entra en el depósito del techo, fluirá desde el punto de entrada hacia
las aberturas de los ventiladores. Este flujo es conducido por la flotación de los
humos. Incluso si hay una superficie de aireación muy grande de la corriente inferior
(p.e. si la corriente inferior de la cubierta va a ser eliminada), esta capa que fluye
tendrá aún una profundidad en relación con la anchura de la zona peatonal, la
temperatura de los humos y el valor de la masa circulante de los mismos.
Esta profundidad puede calcularse, para flujo unidireccional bajo un techo plano,
como sigue:
dl =
Ml . Tl
-----------------γ . Θl0,5 . W l
2/3
(F.2)
donde:
d l = profundidad de la capa de humos que fluye en metros;
T l = temperatura absoluta de la capa de humos en grados Kelvin (ºK);
Pag.: 143
Θl = aumento de temperatura de la capa de humos por encima de la del
ambiente en grados Celsius (ºC);
W l = anchura del canal en metros (m);
γ = factor de cuelgue, 36 si está presente un dintel o cuelgue estructural
en ángulo recto con el flujo; factor de cuelgue, 78 si no está presente
un dintel o cuelgue estructural en ángulo recto con el flujo;
M l = valor de la masa circulante de los gases de los humos en kilogramos
por segundo (kg/s).
La profundidad se mediría por debajo del obstáculo colgante más bajo, transversal al
flujo (p.e. vigas estructurales o conductos) mejor que desde el verdadero techo.
F.3 El uso de un canal de extracción en lugar de una cortina frontera para
humos
El uso de una extracción mecánica a través de un canal de extracción para impedir
que los gases de los humos pasen fuera del depósito puede calcularse como sigue.
El valor de la masa circulante hacia el canal viene dada por la siguiente ecuación:
Mslot
Θl0,5 . Ls
= γ . --------------- . dslot1,5
Tl
(F.3)
donde:
Ls =
dslot =
γ =
γ =
es la longitud del canal en metros (m);
profundidad de la capa debajo del borde superior del canal que mira
a la dirección del flujo en metros (m);
78 si el canal está a nivel con el techo;
36 si el canal está montado en la parte más baja de un dintel o
cuelgue estructural.
La capacidad de extracción requerida para el canal (Mslot exhaust) es la siguiente:
5
Mslot exhaust = ----- . Mslot
3
(F.4)
Nota: Mslot puede considerarse como parte de la capacidad total de
extracción del depósito de humos.
F.4 Capacidad total de extracción de los aireadores mecánicos de extracción
de humos
Un sistema mecánico de extracción de humos consta de ventiladores y conductos
asociados, diseñados para eliminar la masa circulante de humos que entra en el
depósito de humos, y que es capaz de soportar las temperaturas previstas de los
humos.
Pag.: 144
La instalación y los controles estarán protegidos para mantener la alimentación
eléctrica a los ventiladores durante un incendio.
El valor determinado (en cada caso) de la masa circulante de humos, puede
convertirse al valor correspondiente de flujo volumétrico y temperatura para
seleccionar los ventiladores apropiados, utilizando la siguiente ecuación:
Ml . Tl
Vl = --------------ρamb . Tamb
(F.5)
F.5 Superficie total de aireadores naturales de extracción de humos
Un sistema natural de ventilación utiliza la flotabilidad de los humos para
proporcionar la fuerza que empuja la extracción. El valor de extracción depende de
la profundidad y de la temperatura de la capa flotante de los gases de los humos. La
superficie aerodinámica total libre de aireadores necesaria viene dada por la
siguiente ecuación:
Ml . Tl
Avtot . Cv = ------------------------------------------------------------Ml2 . Tl . Tamb 0,5
2. ρamb2 . g . dl . Θl . Tamb − -----------------[Ai . Ci]2
(F.6)
Cuando los aireadores están situados a diferentes alturas por encima de la base de
la capa, se utiliza un procedimiento distinto. Si Ai . Ci es grande comparado con la
superficie de ventilación, se aplica la siguiente ecuación para cada aireador:
donde:
ρamb . Avn . Cvn . [2 . g . dn . Θl . Tamb]0,5
Mn = --------------------------------------------------Tl 2
(F.7)
Mn =
es el valor de la masa que circula a través del enésimo aireador en
(kg.s-1);
Avn . Cvn = es la superficie aerodinámica del enésimo aireador en metros
cuadrados (m2);
dn = es la profundidad de la capa debajo del centro de la enésima área
libre del aireador en metros (m).
Entonces es necesario seleccionar (mediante prueba y error (tanteo)) los valores de
los parámetros de modo que:
Σn Mn = Ml
(F.8)
Cuando Ai . Ci no es mucho mayor que el total Avtot . Cv que resulta de este ejercicio,
es necesario llevar a cabo un cálculo más detallado de la malla de flujos.
Pag.: 145
F.6 Mínimo número de puntos de extracción
El número de puntos de extracción dentro del depósito es importante dado que, para
una profundidad especificada de capa, hay un valor máximo de gases de los humos
que pueden entrar en cualquier punto de extracción individual. Cualquier otro intento
de incrementar el valor de extracción de ese punto, solamente servirá para atraer
aire dentro del orificio desde debajo de la capa de humos. Este efecto es conocido a
veces como “plugholing”, “efecto vórtice” o “efecto desagüe”. Esto implica que, para
una extracción eficiente, el número de puntos de extracción se elegirá para evitar
que sea atraído aire hacia arriba por este camino.
El número puede determinarse por cálculo del valor crítico de extracción para una
abertura, más allá del cual el aire sería atraído a través de la capa. Este valor crítico
de extracción (Mcrit), para aireadores montados en una pared o más cerca de la
pared que la anchura característica del aireador, puede encontrarse utilizando la
siguiente ecuación:
Mcrit = 1,3 . [ g . dn5 . Tamb . Θl / Tl 2 ]1/2 kg.s-1
(F.9)
donde:
dn = es la profundidad de la capa de humos debajo del punto de
extracción en metros (m).
El valor crítico de extracción para un aireador más lejos de una pared que la anchura
característica de dicho aireador, está dado por la siguiente ecuación:
Mcrit
2,05 . ρamb . [ g . Tamb . Θl ]0,5. . dn2 . Dv0,5
= ---------------------------------------------------Tl
(F.10)
El número requerido de orificios de extracción (N) viene dado por:
Ml
N ≥ -------Mcrit
(F.11)
Cuando se utilizan tomas de admisión muy grandes, o físicamente extensas (p.e.
una parrilla de admisión larga en el lateral de un conducto horizontal), es posible un
método alternativo.
Se aplica la ecuación (F.3) y, el valor resultante de Mslot es el mayor valor que puede
ser extraído desde el canal (o el perímetro del gran aireador de admisión) sin que se
inicie el “efecto vórtice”. Si Mslot es igual a Ml, valor de la masa circulante de gases
que entra en la capa, puede resolverse la misma ecuación para Li, la cual entonces
viene a ser la longitud mínima necesaria de admisión para impedir el “efecto vórtice”.
F.7 Conductos de transferencia de humos
Las regiones de estancamiento de un depósito de humos sufrirán una pérdida de
calor continua dando lugar a que los humos se mezclen hacia abajo, dentro del aire
inferior. Una buena distribución de la situación de los aireadores de extracción puede
impedir que esto sea significativo. Cuando esta solución es impracticable, pueden
Pag.: 146
instalarse conductos de transferencia de humos, para moverlos desde la región
estancada hasta otra parte del depósito de humos, para que asciendan con un flujo
existente hacia una abertura o ventilador de extracción (ver figura F.1).
Si el depósito continúa más allá de la abertura de un extractor una distancia mayor
que tres veces el ancho del depósito, puede ser necesario un conducto de
transferencia de humos. Se requiere que el valor mínimo de extracción sea el 4% del
flujo neto de la capa de humos ó 1 m3.s-1, el mayor de los dos valores.
d > 3 veces ancho del depósito
Región de estancamiento
potencial
Figura F.1: Uso de los conductos de transferencia de humos en las
regiones de estancamiento
Pag.: 147
Anexo G (informativo)
Influencia de las zonas de sobrepresión y/o las zonas de succión sobre un
SAAECH
G.1 Zonas de sobrepresión
G.1.1 La zona de sobrepresión debida al viento alrededor de una estructura que
sobresale, se calcula como el área de cubierta alrededor de dicha estructura,
limitada por una distancia horizontal dop , medida desde dicha estructura.
Esta anchura dop de la zona de sobrepresión alrededor de una estructura que
sobresale sobre una cubierta se determinará por:
dop = 3 .hst
ó
3 . Dst
dop = --------2
(el menor de los dos valores)
donde:
hst = es la altura de la estructura que sobresale;
Dst = es la máxima dimensión horizontal de la estructura que sobresale
(p.e. el diámetro).
Nota: Los símbolos para las valoraciones y demás cálculos se muestran
en la figura G.1.
Si hay presente un parapeto sobre la cubierta hst se valorará como se muestra en la
figura G.2.
G.1.2 La situación de aireadores naturales en cualquier otro caso es admisible
siempre que los ensayos de túnel de viento puedan demostrar que el aireador no
estará bajo sobrepresión.
G.2 Zonas de succión
G.2.1 Subclausula titular
Las zonas de succión debidas al viento sobre la fachada de un edificio se evalúan
como la superficie de fachada adyacente a la fachada impactada por el viento, que
se extiende desde el límite del borde de las dos fachadas a una distancia dsu medida
desde el borde a lo largo de la fachada y que cubre la altura total de la misma.
Nota: Los símbolos para las valoraciones y demás cálculos se muestran
en la figura G.3.
Pag.: 148
dop = 3.hst ó dop = 3.Dst / 2 (el menor de los dos valores)
d’op = 3.hst ó d’op = 3.D’st / 2 (el menor de los dos valores)
Zona de
sobrepresión
d’op
dop
D’st
Dst
PLANTA
hst
Dst
ALZADO
Figura G.1: Zonas de sobrepresión en una cubierta arrededor de
una estructura que sobresale
hst
h
< 4.h
hst
h
> 4.h
Figura G.2: Valoración de hst cuando hay presente un parapeto sobre cubierta
Pag.: 149
si
bf > 2.hst
dsu = 2.hst
si
bf ≤ 2.hst
dsu = bf
DIRECCIÓN DEL
VIENTO
hst
bf
dsu / 5
dsu
Zonas de succión severa donde NO se instalarán aberturas
de admisión para suministro de aire de remplazamiento
Figura G.3: Zonas de succión debidas al viento sobre la fachada de un edificio
para la situación de aberturas de admisión
Si bf es la longitud dada de la fachada impactada por el viento, dsu se calcula como
sigue:
Si
bf > 2 . hst entonces
dsu = 2 . hst
Si
bf ≤ 2 . hst
dsu = bf
entonces
G.2.2 Situación de aberturas de admisión
G.2.2.1 La zona severa de succión se calcula que se extiende a una distancia de dsu
/ 5 desde el límite del borde de la fachada. En esta zona no se instalarán aberturas
de admisión de aire de reemplazamiento.
Pag.: 150
Anexo H (informativo)
Desviación de las cortinas de humos colgadas-libres
H.1 Cortina para humos colgada-libre que no llega al suelo
Cuando debajo de la barrera formada por la cortina para humos hay grandes
huecos, y la base de la capa de humos está próxima a la parte inferior de dicha
barrera, (como una simplificación aproximada razonable para la mayoría de los
proyectos) la fuerza debida a la presión derivada de la flotabilidad de la capa de
humos actúa horizontalmente en el centro de presión, (produciéndose la elevación
aerodinámica y prescindiendo del efecto de arqueo o curvado). El autor del proyecto
necesitará calcular normalmente la longitud necesaria del material de la cortina para
humos (dh) para asegurar que la misma, incluso cuando está en la posición
desplazada de proyecto, contendrá aún a la capa de los humos sin que se
produzcan derrames. La cortina en la realidad se curvará hacia fuera como la vela
de un barco, pero en el análisis siguiente vamos a asumir que dicha cortina
permanece rígida y se inclina como si tuviera una bisagra en su parte superior. Al
final del estudio, para compensar este curvado, se introduce un margen de
seguridad deliberado.
En estas condiciones, el momento de giro, respecto del eje de sujeción de la cortina,
que genera la presión de la capa de humos por metro horizontal de longitud de dicha
cortina viene dado por (ver figura H.1):
ρamb . θl
G1 = ------------ . g . dls3
6 . Tl
(H.1)
El momento de equilibrio, generado por el peso propio de la cortina para humos (ver
figura H.1) respecto del mismo eje, se determina por:
dn
G2 = ( m + mc . ------ ) . g . dc
2
donde:
m
mc
dn
dc
(H.2)
es la masa por metro de longitud de la barra inferior;
es la masa por metro cuadrado del material de la cortina para humos;
es la longitud total de la cortina para humos, y
es el desplazamiento horizontal de la cortina para humos.
Cuando se alcanza el equilibrio,( G1 = G2 ) y despejando, la desviación horizontal
es:
ρamb
θl . dls3
dc = ------- . -------------------------6
( m + mc . dn / 2) . Tl
(H.3)
Pag.: 151
El ángulo de desviación respecto de la vertical de la cortina se obtiene por:
β = arctan ( dc / dls )
(H.4)
La longitud total (dn) que necesita la cortina para seguir reteniendo la capa de humos
cuando se desvía (ver figura H.2), se obtiene mediante:
arctan ( dc / dls )
dn = dls + dc . tan [ --------------------- ]
2
(H.5)
Caja de la cortina para humos
colgante-libre
db
Resultante de la presión de
flotación de los humos
Capa de humos
Barra inferior
dc
M . g (Peso de la cortina)
Figura H.1: Fuerzas que actúan sobre la cortina para humos desviada por la fuerza
derivada de la presión de flotación de los humos
β
Capa de humos
dh
dls
dc
β/2
X
Figura H.2: Profundidad mínima necesaria de la cortina para humos, para
contener la capa de humos
El método iterativo para obtener la solución para dh es el siguiente:
(a) Se adopta un valor de dn ≥ dls ;
(b) Se calcula dc utilizando la ecuación (H.3);
Pag.: 152
(c) Se determina un nuevo valor de dn = dn+1 a partir de la ecuación (H.5);
(d) Se repite el proceso desde (a) a (c) hasta que la discrepancia entre
dn y dn+1 sea menor que el 1%. Es decir, se verifique:
dn − dn+1
----------------dn
. 100 < 1
(e) Se aplica un margen de seguridad para compensar el curvado de la
barrera, añadiendo una longitud adicional de:
∆dn = 0,3 . ( dn − dls )
El valor final de la longitud total a instalar será:
dh = dn + ∆dn
H.2 Cortinas para humos que cierran una abertura
Otra aplicación de las cortinas o barreras para humos es conseguir cerrar una
abertura entre un piso y la capa de humos más profunda, p.e. una planta abierta a
un atrio en el que la profundidad de la capa de humos del depósito alcanza un nivel
por debajo de dicha planta (ver figura H.3). Esta barrera puede desplazarse de la
vertical hacia el interior de la planta impulsada por la fuerza de flotación de los gases
de los humos, de la misma forma que la cortina para humos colgante-libre
comentada en el punto H.1 anterior.
Habitación
Capa de humos
Resultante de la
presión de
flotación de los
humos
db
Barra
inferior
dc
M . g (Peso de la cortina)
Figura H.3: Fuerzas que actúan sobre la cortina para humos, desviada por la fuerza
derivada de la presión de flotación de los humos en la abertura
Pag.: 153
De forma similar al punto H.1, el momento de giro de la fuerza de flotación de los
gases de la capa de humos, por metro lineal de longitud de cortina para humos (ver
figura H.3) se determina por:
ρamb . θl
G1 = ------------ . g . ( 3.dls − 2.do ) . do2
6 . Tl
(H.6)
donde:
dls es la profundidad de lacapa por debajo de la parte superior de la
cortina para humos;
do es la altura libre de la abertura.
β
dh
db
dls
dc
β/2
X
Figura H.4: Profundidad mínima necesaria de la cortina para humos para el
sellado de una abertura
El momento de equilibrio viene determinado por la ecuación H.2, igual que en el
apartado H.1.
Análogamente a H.1, cuando se alcanza el equilibrio,( G1 = G2 ) y despejando, la
desviación horizontal de la barra inferior de la cortina para humos es:
ρamb θl . ( 3.dls − 2.do ) . do2
dc = ------- . ----------------------------6
( m + mc . dh / 2) . Tl
(H.7)
La longitud total (dn) que necesita la cortina para seguir reteniendo la capa de humos
cuando se desvía (ver figura H.4), se obtiene mediante:
arctan ( dc / do )
dn = do + dc . tan [ --------------------- ]
2
(H.8)
Un método iterativo para obtener la solución para dh es el siguiente:
Pag.: 154
(a) Se adopta un valor de dn ≥ do ;
(b) Se calcula dc utilizando la ecuación (H.7);
(c) Se determina un nuevo valor de dn = dn+1 a partir de la ecuación (H.8);
(d) Se repite el proceso desde (a) a (c) hasta que la discrepancia entre dn
y dn+1 sea menor que el 1%, de forma análoga a H.1.
(e) Se aplica un margen de seguridad para compensar el curvado de la
barrera, añadiendo una longitud adicional igual que en H.1.
El valor final de la longitud total a instalar será:
dh = dn + ∆dn
Pag.: 155
Anexo I (informativo)
Cámara plenum
I.1
Generalidades
Una cámara plenum es un espacio tridimensional dentro de un depósito de humos (o
ella misma contiene un depósito de humos), que está limitada por un techo con
orificios estancos (p.e. tejados, pórticos, galerías), elementos constructivos estancos
al humo (p.e. paredes, paramentos constructivos) y/o barreras/cortinas para humos
y, falsos techos que tengan libre (perforada) menos del 25% de su superficie
geométrica capaz de ser penetrada por los humos, en la cual se origina una
depresión por un sistema de ventilación natural o forzada, de modo que los humos
en el interior de este espacio se trasladan directamente al exterior, y los humos de la
parte inferior del techo suspendido son arrastrados al interior de este espacio a
través de los orificios del falso techo, desde donde se transporta posteriormente por
ventilación (ver figura I.1).
Cv . Av
Barrera
de
humos
Vfan
Barrera
de
humos
Cámara plenum
∆P fan
C ci
D pl
∆P ci
A ci
V ci
d
Cortina
para
humos
Cortina
para
humos
Condiciones ambientales
Figura I.1: Cámara plenum con ventilación natural o forzada
Para el presente estudio podemos identificar dos tipos de plenum, “plenum de
aireación natural” y “plenum de ventilación forzada”.
I.1
Plenum de aireación natural
Para los fines del proyecto la “cámara plenum por aireación natural”, puede
asimilarse como equivalente a un aireador natural o exhutorio con las siguientes
características:
Pag.: 156
Su límite frontera o demarcación superior del depósito son los paramentos
que constituyen el falso techo suspendido de la cámara plenum. Sin
embargo, la profundidad de la capa del depósito de humos dl para el
diseño, tiene que medirse por debajo del techo suspendido hasta la base
inferior de la capa de los humos.
Hay que hacer notar sin embargo, que para el cálculo del funcionamiento de los
aireadores de extracción natural (exutorios), la profundidad de la capa debe
especificarse como si estuviese debajo del centro de los aireadores de extracción al
exterior de los humos del plenum.
La superficie libre efectiva del conjunto Cequivalente . Av total puede obtenerse por:
1
1
1
-------------- + Σ --------------- = --------------------------( Cv . Av )2
( Cci . Aci )2
( Cequivalente . Av total )2
(I.1)
Esta superficie libre aerodinámica Cequivalente . Av total de aireación de la cámara
plenum, puede utilizarse en las ecuaciones (F.6) ó (F.7) cuando se calcula el
funcionamiento de la aireación natural de los SAAECH’s usando el Anexo F.
I.2
Plenum de ventilación forzada
La parte superior de la capa en el depósito de humos flotante se tomaría otra vez el
techo suspendido o falso techo, como para el caso de “plenum de aireación natural”.
La ventilación forzada que extrae de la cámara plenum da lugar a una presión
diferencial, ∆Pventilador , entre la cámara plenum y la parte superior de la capa de
humos de la zona inferior de la misma.
El volumen de proyecto del flujo de humos circulante Vl que debe ser extraído de la
capa de humos debajo de la cámara plenum puede calcularse según el apartado 6.6
y tiene que ser igual a la suma de los volúmenes de flujo circulantes Vci a través de
los orificios separados del falso techo de la cámara plenum.
El volumen del flujo circulante Vci por ∆Pventilador y las pérdidas de presión
resultantes ∆Pci debidas a la resistencia al flujo, pueden calcularse utilizando los
métodos de cálculo de CVAA (p.e. ∆Pfan tiene que ajustarse de modo que las
pérdidas ∆Pci en los puntos de extracción sean vencidas y
o
o
Vl = Σ Vci
i
(I.2)
Pag.: 157
Anexo J (informativo)
Despresurización del atrio
J.1 Principios de despresurización
J.1.1 Despresurización natural
En un edificio con aberturas de aireación natural en los niveles superior e inferior y,
con una cantidad de calor atrapado dentro, se producirá un volumen de evacuación
de aire debido al “efecto chimenea”.
Para que el aire se traslade fuera a través de la abertura del nivel superior, es
necesario que la presión en el interior del edificio en el nivel superior, sea mayor que
la del exterior. Análogamente, para que penetre el aire de reemplazamiento por el
nivel inferior, la presión en el interior de la edificación debe ser menor que en el
exterior. Esto significa que debe existir un plano intermedio en el que la presión en el
interior del edificio necesariamente tiene que ser igual a la presión en el exterior. La
posición de este plano es conocida como “plano de presión neutra” (PPN). En una
abertura situada a nivel del plano de presión neutra no existirá flujo de aire a través
de la misma, al no existir presión diferencial en su punto de localización.
En edificios donde hay instalado un sistema de ventilación mediante flujo directo
(“throughflow”), cuando la superficie de entrada de aire es igual a la superficie de
salida, entonces, el plano de presión neutra estará aproximadamente a mitad de
camino, dentro de la capa de humos (figura J.1).
Aberturas de evacuación
Permeabilidad
Plano de presión neutra
Aberturas de admisión de aire:
igual a área de evacuación
Figura J.1: Plano de presión neutra – ventilación mediante flujo directo
(“throughflow”)
Pag.: 158
Si la superficie de entrada de aire al interior es menor que la de extracción,
entonces, el plano de presión neutra se moverá hacia arriba (figura J.2).
Aberturas de evacuación:
mayor área que de admisión
Permeabilidad
Plano de presión neutra
Plano de presión neutra
Aberturas de admisión de aire:
menor área que de evacuación
Figura J.2: Plano de presión neutra - superficie de evacuación de humos mayor
que la superficie de admisión de aire
Cualquier abertura por encima del plano de presión neutra, estará bajo una presión
positiva (definiendo positiva respecto afuera del atrio). De modo que, habrá un flujo
de humos desde el atrio hacia el interior de las habitaciones o recintos por encima
del plano de presión neutra a través de cualquier camino de fugas que pudiera
existir.
Sin embargo, una manipulación cuidadosa del plano de presión neutra puede
elevarlo a una altura segura por encima de los niveles sensibles, donde hay muy
poca o ninguna amenaza de la antedicha presión positiva (figura J.3). La presión en
el atrio por debajo del plano de presión neutra estará a una presión inferior a la del
ambiente, de modo que cualquier flujo de aire será desde la habitación o recinto
hacia el interior del atrio. Por tanto, los niveles por debajo del plano de presión
neutra estarán protegidos del calor y de la contaminación de los humos.
El plano de presión neutra, estará situado en alguna parte dentro de la profundidad
de la capa de humos en el atrio y dependerá de factores tales como la relación entre
superficie de admisión de aire / superficie de aireadores para extracción,
temperatura de los gases, presión del viento, etc. No es, y no se confundirá con la
base real de la capa de humos.
La ecuación que describe la relación de superficies anterior, en ausencia del efecto
del viento es:
Pag.: 159
(Av total . Cv)2
Tl
---------------- = ---------------------------(Ai . Ci)2
dlv
Tambiente . -------- − 1
(J.1)
Ψ
donde (ver figura J.3):
Ψ
dlv
= La altura desde la base de la capa de humos hasta la posición
deseada del plano de presión neutra (PPN) en metros (m).
= Profundidad máxima de la capa de humos desde la línea
central de los aireadores de extracción en metros (m).
Aberturas de evacuación
Plano de presión neutra
Plano de presión neutra
dlv
Ψ
Figura J.3: Plano de presión neutra por encima de la zona permeable más elevada - atrio
despresurizado por superficie de admisión de aire menor que la
superficie de evacuación de humos
La ecuación J.1, representa la condición cuando el atrio tiene un camino simple
dominante de admisión de aire desde el exterior (p.e. puertas de acceso), además
de otros caminos menores de permeabilidad entre el atrio, los alojamientos y el
exterior.
Esto dificulta es dar una regla general para identificar cuando puede considerarse
que un edificio tiene una admisión simple de aire dominante. No obstante, suele ser
suficiente adoptar una guía relativa a las zonas de “infiltración de aire”, de modo que
se puede asumir que hay una admisión simple de aire dominante si la superficie total
de todas las aberturas por debajo de la base de la capa de humos , es mayor que 2
veces el área total de todas las aberturas por encima de dicha base (excluyendo la
superficie de los aireadores).
Pag.: 160
Con la técnica descrita anteriormente, es totalmente posible que el atrio esté
totalmente invadido por el humo en cuyo caso, dlv se aproximará a la altura del atrio
(Ha), e.d. dlv → Ha.
Es francamente complejo calcular los requerimientos de ventilación para un sistema
de despresurización “pura” utilizando la ecuación J.1; cuando la temperatura de la
capa de humos es conocida, puede determinarse como se indica en J.2.2.
Si el plano de presión neutra desciende por debajo de la profundidad deseada de
proyecto, entonces, algunas de las plantas más altas, pueden llegar a estar en
peligro. Esto puede producirse por un incremento de la superficie real disponible de
admisión de aire, por ejemplo, cuando la brigada de incendios tiene abiertas las
puertas de acceso al atrio para investigar la severidad del incendio. Un diseño de
despresurización satisfactorio, será capaz de prevenir infiltraciones de humos dentro
de los espacios adyacentes en las plantas más altas, incluso en estas condiciones.
Es posible además que el incendio dé lugar a la rotura de ventanas de la habitación
del incendio en ambas fachadas, la fachada exterior y la del atrio. En este caso, las
superficies rotas pueden actuar como un camino “dominante” de admisión de aire
desde el exterior.
De modo que, todo potencial camino de entrada de aire debe ser evaluado cuando
se utilice la ecuación J.1.
Hay que hacer notar que la aproximación simple aquí establecida, no será válida
cuando los caminos de permeabilidad a través de los límites del atrio, tienen
superficies apreciables en varias plantas (no obstante, toda superficie permeable por
debajo de la base de la capa de humos, puede ser agregada y considerada como si
estuviese en la base de la capa para los propósitos de cálculo cuando se utiliza la
ecuación J.1). Cuando hay caminos permeables significativamente apreciables en
varias plantas “por encima” de la base de la capa, puede emplearse el mismo
principio de despresurización, pero deben utilizarse cálculos más complicados de la
“red de flujos”. Esto es mejor dejarlo para el campo de los especialistas.
J.1.2 La despresurización natural y la presión del viento
El plano de presión neutra es sensible a los efectos del viento y, presiones
“adversas” del viento pueden dar lugar a la caída del PPN a una posición más baja
en el lado de sotavento del edificio, contaminando posiblemente las plantas
superiores del lado de sotavento. Esto implica que el procedimiento de diseño de
despresurización debe tener en cuenta la fuerza del viento.
Para valorar la eficiencia de funcionamiento de un sistema de despresurización,
serán necesarios conocimientos de la acción de los coeficientes de presión del
viento sobre un edificio. Un buen camino es establecer la relación de la presión del
viento en cualquier parte de un edificio con la velocidad del viento en el nivel de
cubierta.
Los coeficientes de presión del viento, a menudo están definidos de modo que
puede calcularse la sobrecarga estructural del viento, ver ENV 1991/2/1. Eurocódigo:
Bases de diseño y acciones sobre la edificación.
Pag.: 161
Cuando se requiera una certeza completa para un edificio poco usual, novedoso o
complicado, se utilizarán observaciones sobre modelos a escala en “túnel – de
viento” que darán lugar a resultados utilizables. En la práctica se necesitaría
identificar el valor más pesimista para cada planta, en cuyo caso, el problema puede
simplificarse a dos dimensiones.
En una abertura simple de admisión de aire dominante, para prevenir la
permeabilidad a los humos para todas las velocidades del viento en las plantas
superiores del lado de sotavento:
[ (A − 1) . Cpv − A . CpL + Cpi ] ≤ 0
donde:
(J.2)
Cpv = Coeficiente de presión del viento en la abertura de evacuación.
CpL = Coeficiente de presión del viento en la planta más alta de
sotavento del edificio.
Cpi = Coeficiente de presión del viento en la entrada de aire
Tambiente
Av total . Cv 2
y
A = ---------- . -------------- + 1
(J.3)
Tl
Ai . Ci
Teniendo cuidado de que se cumplan los requerimientos de la ecuación J.2,
entonces, la ventilación natural, trabajará a todas las velocidades del viento. Esto
implica que el sistema de ventilación de cubierta estará sujeto a la “succión” de la
presión del viento en todo momento. Sin embargo, si es imposible emplear un
aireador natural en un edificio particular, en su lugar pueden utilizarse ventiladores
mecánicos.
J.1.3 Despresurización mecánica
La capacidad necesaria es un poco más difícil de calcular y el mejor ventilador es
aquel que no se ve afectado por la presión del viento en su escape o expulsión. No
obstante, con un ventilador siempre debe adoptarse como propuesta de proyecto
una velocidad máxima del viento. El valor del flujo volumétrico requerido puede
calcularse por:
Vl =
donde:
Tl . Ai . Ci
--------------Tambiente
.
(Cpi − CpL) . v2wind
2 . g . Θl . Ψ 1/2
+----------------Tl
(J.4)
Vl =
Capacidad requerida del ventilador mecánico (m3 . s-1).
vwind = Velocidad de diseño del viento (m . s-1).
Un sistema natural de control de humos, estará afectado por las presiones del viento
que actúan contra todas las aberturas en la estructura del edificio; de este modo, las
presiones diferenciales variarán con la dirección del viento y la posición de las
aberturas, y así mismo, el flujo directo de aire cambiará con la velocidad del viento.
No obstante, cuando el orificio en la cubierta es sustituido por un ventilador
mecánico, las presiones diferenciales dentro del edificio ahora han cambiado por
alteración mecánica del flujo directo de aire. Por lo tanto, el sistema debe estar
Pag.: 162
diseñado con una velocidad del viento de diseño máxima, para hacer frente a todas
las condiciones.
Más amplia sofisticación puede lograrse mediante el uso de un anemómetro y
disponiendo de “grupos” de ventiladores mecánicos, cada grupo actuando a una
velocidad distinta del viento. De este modo, si la velocidad del viento aumenta,
pueden activarse grupos adicionales si es necesario.
J.2 Despresurización combinada con un SAAECH
J.2.1 Sistema basado en la masa circulante de humos (ver figura J.4)
(a)
Determinar la altura de ascenso del penacho de humos, con el modelo de
incendio de proyecto escogido situado en el nivel más bajo abierto. Esto
proporcionará también la profundidad de la capa de humos (dlv), medida desde
el centro de la línea de los aireadores.
(b)
Se determina el valor de la masa circulante (Ml) que penetra en la base de la
capa de humos, haciendo uso de 6.1 a 6.5.
Línea central de aireadores (Av . Cv)
Plano de presión neutra
dlv
Ψ
hb
Admisión de aire
(Ai . Ci)
Figura J.4: Principios de sistema híbrido de ventilación de humos – basado en la masa
circulante
Pag.: 163
(c)
Se determina la temperatura de la capa de humos, utilizando 6.6. Si la
temperatura de la capa de humos es inferior a 20 ºC por encima de la
temperatura ambiente, entonces puede ser necesario reconsiderar la altura de
ascenso del penacho de humos, o alguno (o todos) los niveles más bajos
ventilarán independientemente del atrio.
(d)
Establecer la altura del plano de presión neutra requerida (Ψ) por encima de la
base de la capa de humos y determinar el valor de (Av total . Cv / Ai . Ci)2
mediante la ecuación (J.1).
(e)
Con estos valores de (Av total . Cv / Ai . Ci)2 , dlv , Ml y Θl , calcular la
superficie de ventilación requerida utilizando 6.6.
(f)
Con los valores de (Av total . Cv / Ai . Ci)2 y Av total . Cv conocidos, se calcula la
cantidad de admisión de aire de ventilación requerida. En el caso de que la
superficie de admisión real disponible sea mayor que la requerida por cálculo,
entonces se incrementará la superficie de aireación para mantener la relación
de (Av total . Cv / Ai . Ci).
(g)
Utilizando las ecuaciones (J.2) y (J.3) y los coeficientes apropiados de presión
del viento, comprobar el funcionamiento del sistema en relación con los efectos
del viento.
(h)
En el caso de que los efectos del viento puedan afectar adversamente al
funcionamiento de un sistema de aireación natural o si, por alguna razón, es
empleado un sistema de aireación mecánica para extracción de humos y calor,
calcular la capacidad de ventilación requerida utilizando la ecuación (J.4), con
un valor apropiado de diseño de la velocidad del viento.
(i)
Comprobar que la presión de succión prevista y/o las velocidades del flujo de
entrada de aire no ponen en peligro por sí mismas el uso seguro de cualquier
camino de evacuación desde el atrio hacia afuera (ver sección 6.8).
J.2.2 Sistemas basados en la temperatura (ver figura J.5)
(a)
Se decide el valor máximo de incremento de la temperatura de la capa de
humos sobre la del ambiente (Θl), compatible con el material empleado en las
fachadas del atrio.
(b)
Se determina el valor de la masa circulante de los humos, calculado utilizando
la ecuación (B.3).
(c)
Utilizando los métodos de 6.1 a 6.5 se determina la altura de ascenso de los
humos (Y) hasta la base de la capa, dar necesariamente el valor de la masa
circulante requerido.
Pag.: 164
(d)
Con el incendio de diseño en el nivel más bajo y teniendo en cuenta la altura de
ascenso necesaria (Y) o las propuestas de enfriamiento, se determina la
máxima profundidad de la capa de humos (dlv). Se establece la altura del plano
de presión neutra (Ψ) en el lugar requerido por encima de la profundidad de la
base de esta capa de humos, y se determina el valor de (Av total . Cv / Ai . Ci)2 a
partir de la ecuación (J.1).
Linea central de aireadores Av . Cv
Plano neutro de presiones
dlv
dlv
hb
Ψ
Ψ
hb
Admisión de aire
Ai . Ci
Figura J.5: Principios de sistema híbrido de ventilación de humos – basado en la temperatura.
(e)
Con el valor requerido de (Y), determinar el espesor menos profundo de la
capa de humos (dlv), compatible con el concepto de despresurización.
(f)
Con estos valores de (Av total . Cv / Ai . Ci)2 , dlv , Ml y Θl , se calcula la
superficie de ventilación requerida utilizando 6.6. En el caso de que la
superficie real disponible de admisión de aire sea mayor que la requerida por el
cálculo, entonces la superficie de aireación se incrementaría para mantener la
proporción (Av total . Cv / Ai . Ci).
(g)
Utilizando las ecuaciones (J.2) y (J.3) y los coeficientes de presión del viento
apropiados, se comprueba el funcionamiento del sistema considerando la
influencia del viento.
(h)
En el caso de que los efectos del viento puedan afectar adversamente al
funcionamiento de un sistema de aireación natural o si por otras razones es
empleado un sistema de aireación para extracción de humos y calor mecánico,
se calcula la capacidad del ventilador mecánico necesaria, utilizando la
ecuación (J.4), con el valor de diseño de la velocidad del viento apropiado.
(i)
Se comprueba que las presiones de succión previstas y/o las velocidades del
flujo de entrada de aire, no hacen peligrar por sí mismas el uso seguro de
cualquier camino de evacuación a través del atrio (ver sección 6.8).
Pag.: 165
Anexo K (informativo)
Interacción de los rociadores, SAAECH y las acciones de la lucha contra
incendios
K.1 Objetivos y sistemas individuales
K.1.1 Protección de los medios de evacuación (seguridad de las vidas)
Los SAAECH’s son utilizados a menudo para proteger los medios de evacuación,
independientemente del tiempo esperado de llegada de los servicios de incendios.
Los SAAECH’s no son capaces de hacer frente a los incendios que sean demasiado
grandes, los rociadores por sí solos, no están específicamente para proteger los
medios de evacuación en los edificios, aunque está reconocido que pueden
proporcionar una contribución útil retrasando la invasión de humos y calor como una
parte beneficiosa para controlar el incendio.
Los rociadores de respuesta rápida son más eficaces para la seguridad de la vida de
las personas que los rociadores de respuesta normal.
K.1.2 Protección de las propiedades
Los rociadores reducen la probabilidad de que un incendio llegue a ser grande. Un
sistema de rociadores ayudará a las brigadas de incendios manteniendo los
incendios pequeños, de este modo es más fácil para ellos luchar más eficazmente
con pequeños incendios con menor peligro.Normalmente un SAAECH ayudará al
servicio de incendios al crear una zona libre de humos. Un SAAECH no puede
controlar el desarrollo de un incendio. Ellos retrasan la invasión del edificio por los
humos y el ascenso de las temperaturas de los gases de la capa de humos
térmicamente flotante.
K.2 Objetivos y sistemas combinados
K.2.1 Protección de los medios de evacuación (seguridad de las vidas)
Lo mejor para proteger la evacuación de los ocupantes en el caso de un incendio es
un sistema combinado que consta de SAAECH’s, ayudados por rociadores cuya
función principal es controlar el incendio dentro de un tamaño al que se pueda hacer
frente con los SAAECH’s. Los rociadores pueden también reducir la amenaza a la
vida de los bomberos controlando el tamaño del incendio. La evacuación de humos
puede reducir la amenaza a la vida de los bomberos evitando la posibilidad de que
se produzca el golpe de calor (back-draft), y reduciendo también la posibilidad de
que los miembros de la brigada de incendios lleguen a estar desorientados y
perdidos en el humo.
Pag.: 166
K.2.2 Protección de las propiedades
Los rociadores no siempre extinguen el incendio por sí mismos. En la práctica,
muchos incendios son controlados por los rociadores, pero son extinguidos por la
brigada de incendios y los rociadores actúan en coordinación como apoyo o ayuda.
Los SAAECH’s pueden ser una gran ayuda para los servicios contra incendios. Los
SAAECH’s (casi siempre) solamente son útiles para la protección de las propiedades
cuando actúan en concierto con la lucha contra incendios. Ellos serán mirados
principalmente por lo tanto como una ayuda para la lucha activa contra incendios.
Los rociadores y la ventilación juntos, pero en ausencia de lucha contra incendios,
son simplemente tan buenos como los rociadores solos.
Cuando el tiempo de asistencia del servicio de incendios se espera que sea largo,
puede ser mejor restringir la ventilación del incendio hasta que llegue el servicio de
incendios y pueda hacer funcionar el SAAECH por activación manual.
K.3 Guía provisional para combinar SAAECH’s y rociadores
K.3.1 Los peores efectos del SAAECH en demorar o impedir el funcionamiento de
los rociadores aparecen como resultado en incendios de “alta-amenaza”
cuando son mojados pero no rodeados por el funcionamiento de los
rociadores montados en el techo. Esto sugiere que en usos de “Alto Riesgo”
no sea recomendable la combinación de SAAECH’s y rociadores, excepto
bajo control de los Servicios de Incendios para reducir el riesgo del “golpe de
calor” (back-draft) y ayudar en las operaciones de lucha contra incendios.
Esto no es aplicable a escenarios con rociadores en las estanterías, donde
pueden darse otros factores.
K.3.2 Cuando se requieren rociadores como apoyo a la ventilación proyectada para
proteger los Medios de Evacuación, es esencial un funcionamiento automático
temprano del SAAECH.
K.3.3 Cuando el SAAECH está pretendiendo proteger las propiedades por permitir
funcionar más eficazmente al Servicio de Incendios, el funcionamiento
preferente del sistema puede estar en relación con el tiempo de asistencia de
dicho Servicio.
K.3.4 El efecto local del agua pulverizada de los rociadores en la proximidad de los
aireadores naturales, puede reducir la eficacia de estos aireadores. Dado que
en un proyecto correcto, es normalmente improbable que resulte afectado
más de un aireador natural, se puede adoptar como guía de diseño, que sea
descontado un aireador a efectos de cálculo.
K.3.5 Para las propuestas o hipótesis de K.3.4, cada entrada de admisión de un
ventilador mecánico puede ser considerada como equivalente a un ventilador
natural.
Pag.: 167
Anexo L (informativo)
Efecto de la capa flotante de un depósito de humos sobre la presión mínima
requerida para un sistema de presión diferencial
L.1 Cálculo de la altura del plano de presión neutra (PPN)
El diseñador del SAAECH habrá calculado mediante 6.6 la profundidad (dlv) y la
temperatura (Θl) de la capa flotante de humos. También conocerá el aireador y los
parámetros de admisión , incluyendo el valor de la masa extraída de los gases de los
humos (Ml).
L.1.1 Con una entrada de aire “dominante”
Una “Admisión dominante de aire” ocurre cuando la superficie de admisiones por
debajo de la base de la capa de humos es mayor que dos veces la superficie total de
todas las aberturas, distintas de los propios aireadores, que se encuentren por
encima de la base de la capa de los humos.
La altura del Plano de Presión Neutra, para aireadores naturales de extracción de
calor y humos (prescindiendo del efecto del viento), por encima de la base de la
capa de humos (ver figura L.1), viene dada por:
dlv . Tamb . r 2
Ψ = ------------------Tamb . r 2 + Tl
(L.1)
donde:
Av tot . Cv
r = ------------Ai . Ci
; y,
Ai . Ci = Superficie Total Aerodinámica Libre de la Admisión Dominante de
aire (e.d. de todas las entradas de admisión de aire por debajo de la
base de la capa de los humos).
Para aireadores mecánicos de extracción forzada de calor y humos, prescindiendo
de efectos del viento (ver figura L.1):
Tl . Ml 2
Ψ = ---------------------------------2 . g . Θl . ρ 2amb . (Ai . Ci) 2
(L.2)
Pag.: 168
L.1.2 Sin “entrada dominante” de admisión de aire
Cuando no hay una entrada de admisión de aire “dominante” no existen cálculos
sencillos, y la altura puede calcularse utilizando un análisis de la red de flujos
considerando todos los caminos de fuga significativos.
Esto está más allá del ámbito técnico de la presente norma y, no se toma en
consideración aquí.
L.2 Incremento de la presión a una altura especificada por encima del PPN
La presión de flotación a una altura especificada (y), por encima del PPN es:
Θl
∆ py = -------- . ρ amb . g . y
Tl
(L.3)
Pag.: 169
Ml
Extracción de humos
(A v . C v si es un aireador natural)
Altura del camino de fuga al espacio presurizado
más
ligero
y
d lv
Plano
de
Presión
Ψ
Neutra
Espacio
Presurizado
Entrada de admisión de aire
( Ai . Ci )
Figura L.1: El Plano de Presión Neutra y las presiones en la capa flotante
Pag.: 170
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