LIBRO ESTADOS UNIDOS Fire Protection Engineering in Building Design (español)

Ingeniería de protección contra incendios en el diseño de
edificios.
Prólogo
La protección contra incendios es una parte integral del diseño de un edificio y debe integrarse en
el proceso general de diseño desde el principio del proyecto.
Es de vital importancia que todos los implicados en el proceso de diseño de un edificio -arquitectos;
ingenieros estructurales, mecánicos y de procesos; diseñadores de interiores y otros profesionales
del diseño- sean conscientes de las cuestiones de ingeniería de protección contra incendios que
deben tenerse en cuenta en cada paso del proceso.
En este libro, Jane Lataille, conocida ingeniera de protección contra incendios con más de 27 años
de experiencia en este campo, explica de forma sencilla y fácil de entender en qué consiste la
ingeniería de protección contra incendios y qué aspectos deben tenerse en cuenta a la hora de
integrar la protección contra incendios en el proceso general de diseño de edificios.
Este libro proporciona una excelente orientación al ingeniero no especializado en protección contra
incendios sobre la coordinación necesaria durante el proceso de diseño para garantizar que el diseño
de la protección contra incendios proporcione un nivel de seguridad aceptable para los propietarios
de los edificios, las aseguradoras y los responsables de la aplicación de los códigos que no imponga
restricciones innecesarias al diseño o al funcionamiento general del edificio.
Arthur E. Cote, P.E.
Vicepresidente Ejecutivo- NFPA International
Prefacio
En una economía cada vez más ajustada, proteger los activos de la forma más económica posible es
muy importante. Los sistemas de protección contra incendios protegen a las personas, los bienes y
la misión, pero también pueden ser caros. Diseñar estos sistemas de la forma más rentable posible
requiere un alto nivel de conocimientos sobre su funcionamiento en el entorno construido.
Los antiguos códigos de protección contra incendios de tipo prescriptivo podían ser a veces
excesivamente conservadores y, por tanto, innecesariamente caros. Los códigos prescriptivos más
recientes han paliado parte de la ineficacia, pero siguen sin ofrecer los diseños más eficaces para
edificios muy especializados.
Los diseños basados en el rendimiento permiten la máxima flexibilidad a la vez que alcanzan un nivel
específico de protección. Esta nueva libertad con respecto a los requisitos prescriptivos conlleva la
responsabilidad de establecer objetivos, seleccionar niveles adecuados de protección y determinar
el rendimiento disponible de las opciones de diseño de protección contra incendios que se están
considerando. Esto requiere amplios conocimientos tanto de la ciencia del fuego como de la
ingeniería de protección contra incendios.
Ser capaz de diseñar sistemas prescriptivos de rociadores o alarmas contra incendios no suele
constituir una base suficiente para determinar el rendimiento del sistema de protección contra
incendios. Sin embargo, los ingenieros de todas las disciplinas de un proyecto pueden trabajar con
el arquitecto, el ingeniero principal y el ingeniero de protección contra incendios para aplicar
requisitos basados en el rendimiento.
El objetivo de este libro es explicar en qué consiste la ingeniería de protección contra incendios y
cómo integrar el diseño de la protección contra incendios en el proyecto global de un edificio.
Describe la coordinación entre las disciplinas arquitectónicas y de ingeniería necesarias para lograr
la integración. Y discute las interrelaciones críticas entre la protección contra incendios y el diseño
del edificio, tanto para los criterios de protección contra incendios basados en el rendimiento como
para los prescriptivos.
Este libro no explica cómo diseñar sistemas de protección contra incendios. Asume que los sistemas
de protección contra incendios en un proyecto de edificio son diseñados por ingenieros
experimentados en protección contra incendios con licenciaturas o licencias P.E. específicamente en
ingeniería de protección contra incendios, o por aquellos con formación comparable.
La Introducción trata de la importancia de integrar el diseño de la protección contra incendios en el
proyecto global del edificio. Los dos primeros capítulos sientan las bases para la integración del
diseño de protección contra incendios. El Capítulo 1 revisa lo que abarca la disciplina de la ingeniería
de protección contra incendios y dónde interactúa con otras disciplinas de la ingeniería. El capítulo
2 describe brevemente los sistemas de protección contra incendios más utilizados en los proyectos
de edificación y las numerosas funciones que pueden desempeñar.
El capítulo 3 aborda el uso del diseño basado en el rendimiento para cumplir los requisitos de
protección contra incendios y explica cómo afecta a todas las facetas del diseño del edificio. Destaca
la importancia de documentar todos los factores que afectan a un diseño basado en prestaciones y
de gestionar los cambios futuros.
El capítulo 4 trata sobre el uso del diseño prescriptivo de protección contra incendios, que sigue
siendo muy común en los proyectos de construcción. El Capítulo 5 enumera las áreas en las que el
diseño de sistemas de protección contra incendios interactúa con las disciplinas tradicionales de la
ingeniería. Estas interfaces se aplican tanto a los diseños prescriptivos como a los basados en
prestaciones.
El capítulo 6 explica cómo integrar el diseño de la protección contra incendios tanto en edificios
existentes como de nueva construcción. El capítulo 7 aborda la redacción de especificaciones de
protección contra incendios, y la sección Referencias enumera fuentes de información útiles sobre
protección contra incendios, incluidas sociedades profesionales y referencias publicadas.
La Asociación Nacional de Protección contra Incendios (NFPA) publica códigos de incendios que
arquitectos, ingenieros y funcionarios de la construcción utilizan a diario. Sin embargo, sólo los
códigos NFPA más comunes son bien conocidos. La protección contra incendios es un tema muy
complejo, y también lo son todos los códigos que lo abordan. A lo largo de este libro, se citan los
códigos NFPA aplicables para cada faceta de la protección contra incendios en edificios.
Incluso en su modalidad prescriptiva más conocida, la ingeniería de protección contra incendios
suele malinterpretarse o aplicarse incorrectamente. La incorporación del diseño basado en el
rendimiento ha dificultado aún más la comprensión de la protección contra incendios. En 2000, la
Sociedad de Ingenieros de Protección contra Incendios (SFPE) y la NFPA publicaron conjuntamente
el punto de referencia para comprender el diseño de protección contra incendios basado en el
rendimiento: The SFPE Engineering Guide to Performance-Based Fire Protection Analysis and Design
of Buildings. La SFPE también ha publicado numerosos artículos sobre el diseño de la protección
contra incendios basada en el rendimiento en la revista Fire Protection Engineering. Estas fuentes
son indispensables para comprender el diseño de la protección contra incendios basada en el
rendimiento.
Muchas personas ayudaron a que este libro surgiera de su concepto original. Me gustaría dar las
gracias a Morgan J. Hurley, P.E., Director Técnico de SFPE; y a Brian Meacham, P.E., de Arup
Corporation por su revisión del concepto del libro y por sus acertados comentarios y sugerencias.
Gracias también a todos los que han revisado el material de este libro: Robert F. Daley, P.E., Morgan
J. Hurley, P.E., Brian Meacham, P.E., James R. Streit, P.E., Allen Trujillo y Julia H. Wood, P.E.
Un agradecimiento especial a Arthur Cote, Vicepresidente Ejecutivo de la NFPA, por escribir el
Prólogo. Por último, quiero dar las gracias al Laboratorio Nacional de Los Álamos por su apoyo en la
elaboración del libro.
Introducción "La importancia de integrar el diseño de la protección contra incendios"
La protección contra incendios es una parte integral del entorno construido. Como tal, siempre debe
diseñarse conjuntamente con el diseño general del edificio. Las empresas de ingeniería
multidisciplinares a veces encargan a ingenieros de otras disciplinas el diseño de los sistemas de
protección contra incendios; otras veces subcontratan el diseño de la protección contra incendios a
consultores de ingeniería. Cualquiera de estas opciones puede resultar ineficaz, inadecuada o
excesivamente costosa si no se coordina correctamente.
Antes, el diseño de la protección contra incendios era casi exclusivamente prescriptivo. En otras
palabras, los proyectos incorporaban medidas específicas de protección contra incendios prescritas
por los códigos. El diseño prescriptivo de la protección contra incendios se sigue utilizando en
muchos proyectos. Los ingenieros de disciplinas distintas a la protección contra incendios a menudo
se encargan de diseñar la protección contra incendios de acuerdo con los requisitos de los códigos
prescriptivos. El diseño adecuado de los sistemas de protección contra incendios para un proyecto
de tipo prescriptivo requiere coordinar el diseño de la protección contra incendios con el diseño
general del edificio e integrar las características del diseño de la protección contra incendios con las
demás disciplinas de ingeniería. Las características de protección contra incendios que no se diseñan
mientras se proyecta un edificio pueden ser a veces muy difíciles de incorporar posteriormente. Si
se añaden más tarde, el coste aumenta; si se omiten, se compromete el nivel de protección del
edificio.
A diferencia del diseño prescriptivo, el diseño de protección contra incendios basado en el
rendimiento tiene en cuenta el rendimiento de los sistemas de protección contra incendios en
función del diseño del edificio seleccionado y de la carga de fuego prevista. El diseño de protección
contra incendios basado en el rendimiento es cada vez más común. Este tipo de diseño requiere una
coordinación muy estrecha con el diseño del edificio, ya que cada cambio especificado en el edificio
puede afectar al rendimiento del sistema de protección contra incendios. No basta con seguir los
requisitos prescriptivos del código y coordinarlos con las demás disciplinas de ingeniería.
Al igual que los ingenieros de estructuras experimentados diseñan o supervisan el diseño de
puentes, los ingenieros de protección contra incendios experimentados deben diseñar o supervisar
el diseño de los sistemas de protección contra incendios. Incluso para los diseños prescriptivos, la
información disponible en los códigos no es suficiente para una base de diseño. El ingeniero de
protección contra incendios también debe comprender la carga de fuego, el desarrollo y crecimiento
del fuego, la transferencia de calor y cómo los modelos de fuego disponibles manejan todos estos
elementos.
Además, el ingeniero de protección contra incendios y el arquitecto deben coordinar estrechamente
todas las características del diseño de protección contra incendios y documentar su lugar en el
diseño basado en el rendimiento. Por ejemplo, si se pretende que una pared aumente el tiempo
disponible de salida de los ocupantes o elimine la necesidad de rociadores en una zona concreta, el
diseñador de interiores debe saber que la pared no puede cambiarse sin modificar el diseño de
protección contra incendios. Muchos edificios con atrios tienen características de diseño especiales
que tampoco deben modificarse. Una vez que se han seleccionado y documentado las características
de diseño de protección contra incendios basadas en el rendimiento, se pueden especificar y
coordinar con las demás disciplinas de ingeniería.
Tanto si el edificio es nuevo como si ya existe, o si el diseño de la protección contra incendios es
prescriptivo o basado en el rendimiento, este libro explica cómo integrar la ingeniería de protección
contra incendios en el diseño del edificio.
I: ¿Qué es la ingeniería de protección contra incendios?
La disciplina
La ingeniería de protección contra incendios no es muy conocida por quienes no pertenecen a esta
disciplina. Muchos ingenieros de otras disciplinas nunca han oído hablar de ella. Algunos piensan
que la ingeniería de protección contra incendios es la extinción manual de incendios, mientras que
otros piensan que es la aplicación del código contra incendios. Otros piensan que es ingeniería
forense (por ejemplo, reconstruir lo que ha ocurrido después de un incendio). Aunque la ingeniería
de protección contra incendios puede incluir elementos de cualquiera de estas actividades, es una
disciplina mucho más amplia de lo que la mayoría de la gente cree.
La ingeniería de protección contra incendios interactúa con todas las disciplinas principales de un
proyecto de construcción. Desde el punto de vista arquitectónico, los ingenieros de protección
contra incendios se ocupan de cómo afecta la distribución del edificio al acceso de los bomberos, las
características de la salida y otras características de seguridad.
Desde el punto de vista estructural, los ingenieros de protección contra incendios se preocupan por
la solidez, el grosor y el grado de resistencia al fuego de los materiales de construcción de los
edificios; la ubicación y protección de las aberturas en los muros cortafuegos o barreras cortafuegos;
y la capacidad de una estructura para soportar el peso de las tuberías de los rociadores llenas de
agua. También se ocupan de la resistencia a los terremotos.
Desde el punto de vista mecánico, los ingenieros de protección contra incendios calculan el flujo de
agua a través de las tuberías de los rociadores, la descarga de agentes extintores especiales a través
de las boquillas y el flujo de aire y gases a través de los sistemas de control de humos. Desde el punto
de vista eléctrico, se ocupan del cableado de los sistemas de alarma contra incendios, los sistemas
de detección, los sistemas especiales de extinción y las bombas contra incendios. También abordan
las fuentes de alimentación de reserva, el alumbrado de emergencia y los equipos eléctricos para
uso en ubicaciones peligrosas.
Por último, desde el punto de vista químico, los ingenieros de protección contra incendios analizan
los peligros de las interacciones y procesos químicos. Esto incluye:
- Reconocer los peligros de los materiales y las interacciones entre materiales;
- Identificación de posibles fuentes de ignición;
- Identificación de fuentes potenciales de vertidos, cantidades que podrían ser
derramado, y las consecuencias de la ignición de un vertido;
- Determinar las consecuencias de presiones y temperaturas inseguras,
flujos o concentraciones de materiales en las reacciones; y
- Analizar los sistemas de control de procesos, incluidos los parámetros que requieren control,
supervisión, enclavamientos y paradas.
Además, los ingenieros de protección contra incendios deben integrar estas diversas características
del edificio en un paquete de diseño uniforme.
Al igual que otras disciplinas de la ingeniería, la ingeniería de protección contra incendios implica el
diseño de dispositivos, sistemas y procesos para cumplir una función concreta. En este caso, la
función es proteger a las personas, los bienes y las operaciones comerciales de las consecuencias de
un incendio. Al igual que otros ingenieros, los ingenieros de protección contra incendios suelen tener
títulos de ingeniería y pueden o no tener licencias de Ingeniería Profesional (P.E.).
La ingeniería de protección contra incendios es una de las quince disciplinas de ingeniería que
ofrecen un examen P.E. a través del National Council of Examiners for Engineering and Surveying
(NCEES). (El NCEES publica varias fuentes de información sobre la ingeniería de protección contra
incendios, incluido un programa de examen y un estándar de competencia mínima.
El examen de educación física debe abarcar todos los temas del programa del examen de protección
contra incendios. Estas materias ilustran lo que abarca la disciplina. (Véase la figura 1.)
Figura 1: Asignaturas del plan de estudios del examen P.E. del NCEES para ingeniería de protección
contra incendios
PLANIFICACIÓN Y DISEÑO DEL ABASTECIMIENTO DE AGUA
Suministros de agua dedicados a la protección contra incendios, suministros públicos de agua
PLANIFICACIÓN Y DISEÑO DE SISTEMAS DE CONSTRUCCIÓN
Resistencia estructural al fuego, barreras cortafuegos, protección de aberturas, medios de
evacuación, materiales de construcción, sistemas de control de humos, uso y ocupación del edificio.
PLANIFICACIÓN Y DISEÑO DE LA SUPRESIÓN POR AGUA
SISTEMAS
Especificación, evaluación, comprobación y mantenimiento de sistemas de rociadores y agua
pulverizada; sistemas de extinción de incendios y explosiones.
PLANIFICACIÓN Y DISEÑO DE INSTALACIONES NO HÍDRICAS
SISTEMAS DE SUPRESIÓN
Especificación, evaluación, ensayo y mantenimiento de sistemas de CO2, polvo químico, espuma y
agentes alternativos; sistemas de extinción de incendios y explosiones.
PLANIFICACIÓN Y DISEÑO DE SISTEMAS DE DETECCIÓN Y ALARMA
SISTEMAS
Especificación, evaluación, prueba y mantenimiento de detectores de calor, humo y llamas; sistemas
de alarma y supervisión.
PLANIFICACIÓN Y DISEÑO DE LA PREVENCIÓN DE INCENDIOS
Control de materiales combustibles, fuentes de ignición y agentes oxidantes
APLICACIÓN Y CONTROL DE INCENDIOS
PREVENCIÓN
Inspección, pruebas y mantenimiento preventivo; seguridad de los procesos; reducción de riesgos
INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO DE PELIGROS Y RIESGOS
ANÁLISIS
Cuantificación de la frecuencia y gravedad de los incendios, estimación del tiempo disponible para
la salida de los ocupantes de las habitaciones, análisis de los daños potenciales del fuego o la
explosión en los objetos expuestos.
Como puede verse en este programa, la ingeniería de protección contra incendios abarca facetas de
todas las principales disciplinas de la ingeniería: ingeniería estructural, mecánica, eléctrica y química.
Estas facetas de la ingeniería de protección contra incendios deben abordarse como un sistema para
que funcionen juntas correctamente en un edificio. La capacidad de integrar estas amplias facetas
en un diseño eficaz es uno de los mayores puntos fuertes de la ingeniería de protección contra
incendios.
Además del programa de examen, el NCEES también publica un Estándar de Competencia Mínima
para cada disciplina de ingeniería. Este estándar describe brevemente lo que se espera que
entiendan los ingenieros mínimamente competentes. Se utiliza para determinar el nivel de dificultad
adecuado de los problemas del examen de educación física. La figura 2 reproduce el Estándar de
Competencia Mínima para los ingenieros de protección contra incendios.
Figura 2: Norma de Competencia Mínima para Incendios del NCEES
Ingenieros de protección
El Ingeniero de Protección contra Incendios mínimamente competente debe poseer:
-
Un conocimiento profundo de los fundamentos de la protección contra incendios
sistemas y prácticas en materia de seguridad de la vida y de
prevención, detección, control y extinción de incendios. Este
incluye la capacidad de aplicar estos conocimientos junto con
con las normas de protección contra incendios de uso común;
-
Conocimiento práctico de la naturaleza y las características de
incendios y peligros relacionados, incluido cómo se originan los incendios,
desarrollarse y extenderse;
-
Conocimientos básicos sobre los efectos del fuego y la protección contra incendios
medidas sobre la vida, la propiedad, las operaciones y el medio ambiente;
-
Comprensión básica de los peligros y riesgos.
Conocimiento de las normas y herramientas relacionadas con la protección contra incendios.
1-2 La sociedad profesional
Otra buena fuente de información sobre ingeniería de protección contra incendios es la Society
of Fire Protection Engineers (SFPE). (Como principal sociedad profesional de ingenieros de
protección contra incendios, la SFPE se ocupa de lo que abarca la ingeniería de protección contra
incendios y de las cualificaciones de quienes la practican.
La SFPE define la ingeniería de protección contra incendios de la siguiente manera La ingeniería
de protección contra incendios
es la aplicación de los principios de
la ciencia y la ingeniería para proteger a las personas y su entorno del fuego destructivo e
incluye:
1. análisis de los riesgos de incendio
2. mitigación de los daños causados por incendios mediante el diseño, la construcción, la
disposición y el uso adecuados de edificios, materiales, estructuras, procesos industriales y
sistemas de transporte;
3. diseño, instalación y mantenimiento de sistemas de detección, extinción y comunicación de
incendios; y
4. investigación y análisis posteriores al incendio.
El SFPE también define al Ingeniero de Protección contra Incendios:
Ingeniero de protección contra incendios (FPE) por educación, formación y experiencia:
1. está familiarizado con la naturaleza y las características del fuego y los productos de
combustión asociados;
2. comprende cómo se originan los incendios, cómo se propagan dentro y fuera de los
edificios/estructuras y cómo pueden detectarse, controlarse y extinguirse; y
3. puede anticipar el comportamiento de materiales, aparatos y procesos en relación con la
protección de la vida y la propiedad frente al fuego.
Estas definiciones se ajustan tanto a la norma de competencia mínima de la educación física
como a los requisitos de afiliación a la SFPE.
1-3 Qué hacen los FPEs
La mayoría de los FPEs no trabajan en todas las categorías enumeradas en el temario del examen
de P.E.. Un FPE típico trabaja en varios campos incluidos en una o más de estas categorías. Por
ejemplo, un diseñador de sistemas de extinción puede evaluar el peligro a proteger, seleccionar
métodos de detección, especificar el rendimiento del sistema de extinción y diseñar el sistema. O un
consultor de protección contra incendios puede llevar a cabo análisis de riesgos y comparar el riesgo
global para toda una instalación a partir de varias combinaciones de opciones de diseño de
protección contra incendios.
El requisito subyacente es que los FPE estén cualificados por su experiencia y formación en sus áreas
de trabajo. Esto es así con independencia de que el FPE tenga o no un título en ingeniería de
protección contra incendios, un título en otro campo de la ingeniería o una licencia de ingeniero
técnico.
Las responsabilidades de los FPE varían en función de su empleador. Entre los empleadores de FPE
figuran:
- Empresas de consultoría;
- Instituciones educativas;
- Asociaciones y sociedades de protección contra incendios;
- Fabricantes de equipos de protección contra incendios;
- Laboratorios de ensayo de incendios;
- Agencias gubernamentales;
- Industria;
- Compañías de seguros; y
- Municipios.
Los empresarios que se dedican al diseño de edificios necesitan conocer a fondo la interacción de la
ingeniería de protección contra incendios con las demás disciplinas de la ingeniería. Esta es una de
las razones por las que contratan a ingenieros de protección contra incendios.
Muchas funciones de trabajo en campos relacionados con la protección contra incendios no entran
directamente en las categorías del examen P.E., pero aún así pueden interactuar con muchas facetas
del diseño de sistemas de edificios. Tales funciones de trabajo incluyen:
- Técnicos de sistemas de alarma/detección;
- Oficiales de la construcción;
- Equipos de respuesta a emergencias;
- Técnicos de sistemas de extinción;
- Los bomberos;
- Revisores de planos de sistemas de protección contra incendios;
- Investigadores de la ciencia del fuego;
- Investigadores forenses;
- Evaluadores de riesgos;
- Oficiales de protección contra incendios/seguridad industrial;
- Representantes de protección contra incendios de compañías de seguros;
- Profesionales de la seguridad;
- Técnicos de sistemas de seguridad de procesos; y
- Técnicos de sistemas de rociadores.
A modo de ejemplo, las responsabilidades de un técnico de sistemas de rociadores podrían incluir
el trazado de sistemas de rociadores de acuerdo con las especificaciones de ingeniería o la
confirmación de que un determinado trazado de sistema de rociadores cumple un diseño
especificado. El personal de estos campos relacionados rara vez es responsable de coordinar la
protección contra incendios con otras disciplinas, aunque puede ser consciente de las
interrelaciones.
1-4 En qué se diferencia la ingeniería de protección contra incendios
Pocos profesionales de las principales disciplinas de la ingeniería tienen un conocimiento profundo
de la ingeniería de protección contra incendios. Esto se debe a que las principales disciplinas aplican
conceptos de ingeniería a ciertas áreas de diseño tradicionales. Por ejemplo, los ingenieros
mecánicos aplican los conceptos de flujo de fluidos para diseñar sistemas de fontanería y calefacción,
ventilación y aire acondicionado. Esto funciona bien porque las cargas de los sistemas de fontanería
y HVAC suelen ser fáciles de determinar.
El problema potencial del diseño de sistemas de rociadores es que hay mucha más incertidumbre
sobre la carga térmica potencial (es decir, cuál debe ser el diseño hidráulico del sistema de
rociadores). Además, a los sistemas de rociadores se les aplican diferentes consideraciones de
fiabilidad y mantenimiento porque están principalmente inactivos, mientras que otros sistemas
mecánicos están en uso constante. Los ingenieros mecánicos no suelen estar formados en el manejo
de estas consideraciones.
Éste es sólo un ejemplo de cómo el conocimiento de lo que abarca la ingeniería de protección contra
incendios puede ayudar a integrarla en un proyecto de construcción. En capítulos posteriores se
ofrecen muchos otros ejemplos.
Para más información sobre la disciplina de la ingeniería de protección contra incendios, véase la
revista Fire Protection Engineering, número 3 (verano de 1999). Este número, subtitulado "Progreso
en la práctica profesional", contiene cuatro artículos sobre diferentes facetas de la disciplina.
2: Funciones de los sistemas de protección contra incendios
2-1 Prevención y protección contra incendios
Disponer de un nivel adecuado de protección contra incendios es importante para cumplir los
objetivos de las instalaciones. Sin embargo, prevenir el mayor número posible de incendios es igual
o más importante. La prevención de incendios se consigue a través de los programas de prevención
de incendios de las instalaciones.
Las medidas de prevención de incendios basadas en sistemas de ingeniería deben aplicarse en la
fase de diseño del proyecto. En este sentido, las medidas de prevención y protección contra
incendios se solapan estrechamente. A veces no se hace distinción entre ellas. Las medidas de
prevención de incendios basadas en sistemas de ingeniería pueden incluir:
- Distancias de separación entre peligros y exposiciones;
- Protecciones contra la combustión en equipos alimentados por combustible;
- Sistemas de contención, drenaje o evacuación de líquidos;
- Disposiciones de conexión y puesta a tierra para controlar la electricidad estática;
- Equipos eléctricos y de calefacción antideflagrantes en atmósferas potencialmente explosivas
zonas; y
- Sistemas de control de la seguridad de los procesos.
Las medidas de prevención de incendios basadas en programas y procedimientos (a diferencia de
los sistemas de ingeniería) no suelen tenerse en cuenta en las fases de planificación de la
construcción, a pesar de que es el mejor momento para desarrollarlas. El ingeniero de protección
contra incendios suele recomendar programas de prevención de incendios adecuados para cada
proyecto. Para que estos programas sean eficaces, el equipo del proyecto debe ayudar a integrarlos
en el diseño del proyecto.
Los sistemas de protección contra incendios son de muchos tipos. Para seleccionar el tipo adecuado
es necesario conocer el peligro que se va a proteger, los tipos de sistemas de protección adecuados
para ese peligro y el nivel de protección que cabe esperar de cada tipo de sistema.
Algunos ejemplos de distintos tipos de sistemas de protección contra incendios son:
- Sistemas de detección con enclavamientos para el cierre de puertas o compuertas, la parada del
sistema de calefacción, ventilación y aire acondicionado o la parada del proceso;
- Ignifugación de edificios, estructuras o procesos;
- Muros cortafuegos, barreras cortafuegos, puertas cortafuegos y otras construcciones resistentes
al fuego;
- Sistemas de inertización;
- Sistemas de control de humos;
- Sistemas de aspersión;
- Sistemas de diluvio y preacción; y
- Sistemas especiales de extinción, incluidos los que utilizan productos químicos húmedos o secos,
espuma o agentes "limpios".
Tanto si el diseño es prescriptivo como si se basa en el rendimiento, la comprensión de los siguientes
elementos es esencial para un diseño adecuado de la protección contra incendios:
- Motivo(s) para instalar el sistema;
- Activos protegidos;
- Función a la que sirve el sistema; y
- La ciencia detrás del diseño del sistema.
El resto de este capítulo aborda los tres primeros elementos.
Los capítulos 3 y 4 abordan el cuarto elemento. La discusión de los sistemas de protección contra
incendios en este capítulo asume que los programas de prevención de incendios apropiados ya están
en marcha o se están planificando. El tema de los programas de prevención de incendios va más allá
del alcance de este libro. Muchos libros existentes tratan este tema con gran detalle.
2-2 Razones para instalar sistemas de protección contra incendios
Los sistemas de protección contra incendios pueden instalarse por muchas razones diferentes. En la
mayoría de los casos, se espera que los sistemas de protección contra incendios cumplan una
combinación de propósitos. El diseño de un sistema de protección contra incendios requiere conocer
los fines a los que debe servir.
Los requisitos para instalar sistemas de protección contra incendios suelen derivarse de códigos
obligatorios, pero los sistemas instalados para cumplir estos códigos no cumplirán necesariamente
todos los objetivos del propietario a menos que así se especifique.
Entre las razones para instalar protección contra incendios figuran las siguientes:
Cumplimiento de la normativa. La mayoría de los sistemas de protección contra incendios se instalan
para cumplir la normativa. En EE.UU. esto significa NFPA 13, así como otros códigos NFPA. Los
códigos de construcción regionales de EE.UU. también exigen la instalación de sistemas de
protección contra incendios.
Hacer concesiones. A veces, la instalación de protección contra incendios adicional permite una
mayor flexibilidad en el diseño arquitectónico. Por ejemplo, la instalación de sistemas de rociado de
cortina de agua puede permitir tener un atrio abierto en un centro comercial.
Satisfacción de los AHJ. En función de las condiciones de una jurisdicción concreta o de un edificio
concreto, un AHJ podría exigir sistemas de protección contra incendios no contemplados en los
códigos aplicables.
Protección de activos. Los sistemas de protección contra incendios pueden instalarse para proteger
un edificio o su contenido, para controlar procesos o áreas peligrosas específicas, para salvaguardar
la vida humana o para preservar la continuidad de la misión. El nivel de protección contra incendios
necesario para proteger determinados activos puede a veces superar el mínimo exigido por los
códigos.
Mantener las relaciones con la comunidad. A veces, un peligro aislado y de escaso valor que
normalmente no requeriría ni justificaría la protección contra incendios se protege por el bien de la
comunidad. Un ejemplo de esto es la protección de un peligro que tiene el potencial de causar daños
a las propiedades vecinas. La mayoría de los sistemas de protección contra incendios se instalan por
varias de las razones anteriores. Uno de los retos del diseño de sistemas de protección contra
incendios es lograr varios propósitos de la manera más eficaz posible. Otro reto es anticiparse a los
probables cambios de ocupación futuros en la base de diseño original de protección contra
incendios.
Las posibilidades de que los sistemas de protección contra incendios satisfagan las necesidades de
un edificio aumentan considerablemente si se coordinan a lo largo de todo el proyecto. Una buena
referencia para coordinar las necesidades de los códigos de edificación es Cracking the Codes, de
Barry Yatt (ver Referencias). El capítulo 5 de este libro aborda la coordinación con los códigos
relacionados con la protección contra incendios. También es necesaria una coordinación similar para
las necesidades no relacionadas con los códigos. El propietario del edificio debe coordinar estas
necesidades trabajando con el equipo del proyecto.
2-3 Proteger los activos
La protección de activos es una función muy importante de los sistemas de protección contra
incendios. Los activos que los sistemas de protección contra incendios pueden estar destinados a
proteger incluyen:
Propiedad. Los sistemas de rociadores convencionales protegen los edificios. Los sistemas de
rociadores en estanterías impiden que el fuego se propague a través del almacenamiento en
estanterías. Los sistemas de rociadores limitan los daños materiales, pero no pueden eliminarlos
totalmente. Los sistemas de rociado de agua direccional protegen riesgos especiales, como
transformadores llenos de aceite. Proteger un transformador no lo salva de los daños, pero evita
que dañe edificios y estructuras cercanas, incluidos otros transformadores.
A veces se utilizan sistemas de extinción especiales, como los que utilizan agentes gaseosos, para
proteger instalaciones informáticas o de procesamiento de datos críticas. Estos sistemas de extinción
están diseñados para actuar antes de que lo hagan los sistemas de rociadores convencionales, y
pueden extinguir el fuego cuando los daños son todavía mínimos, incluso evitando algunos daños
en los equipos. Los sistemas de rociadores siguen siendo una protección de reserva para el edificio.
Por otro lado, los sistemas de supresión de explosiones pueden proteger equipos y estructuras de
posibles daños. Estos sistemas funcionan tan rápido que la onda de presión iniciada por la ignición
de una atmósfera explosiva se suprime antes de que alcance una presión lo suficientemente alta
como para causar daños.
La vida. Controlar el fuego lo suficiente como para proteger un edificio también puede evitar que el
fuego dañe a las personas. Dado que las personas también resultan perjudicadas por el humo que
genera el fuego, los sistemas de control del humo se utilizan para dar tiempo a las personas a evacuar
antes de que las concentraciones de humo alcancen niveles peligrosos.
La base para proteger la vida consiste en garantizar una salida rápida de los edificios. Esto implica:
- Provisión de una capacidad de salida adecuada;
- Distancias máximas permitidas para los recorridos de salida;
- Anchuras mínimas permitidas de los recorridos de salida;
- Salidas bien iluminadas y señalizadas;
- Longitud máxima permitida de los callejones sin salida; y
- Salidas protegidas a la vía pública.
Todas estas características dependen del número de ocupantes de un edificio y de su movilidad. La
NFPA 101, el Código de Seguridad Vital, 9 y los códigos de construcción modelo abordan estas
características.
Continuidad de la misión. Tras un incendio, se pueden reponer los bienes perdidos y reparar los
edificios dañados. Pero no siempre se puede recuperar el negocio perdido por la competencia
mientras las operaciones están paradas. Las industrias competidoras a veces proporcionan más
protección contra incendios de la requerida para la protección de la vida y la propiedad con el fin de
disminuir el posible tiempo de inactividad que pueda producirse tras un incendio.
Proteger la continuidad de la misión no sólo requiere sistemas de protección contra incendios
cuidadosamente diseñados, sino también programas eficaces de prevención de incendios. Los
ingenieros que sólo diseñan sistemas de protección contra incendios pueden no saber qué
programas de prevención de incendios son necesarios. Los ingenieros de protección contra
incendios suelen estar muy familiarizados con el desarrollo de estos programas.
Medio ambiente. Los principios de gestión de riesgos suelen dictar la protección de vidas y bienes
de gran valor. Los edificios desocupados de valor relativamente bajo no suelen requerir protección.
Sin embargo, esto cambia si un incendio en tales edificios pudiera tener un efecto adverso sobre el
medio ambiente. Esto podría deberse al contenido del edificio o a su ubicación cerca de un curso de
agua o una cuenca hidrográfica.
Proteger el medio ambiente se reduce a proteger los activos por dos razones. En primer lugar, una
empresa podría ser considerada responsable de los daños medioambientales causados por un
incendio en sus instalaciones. En segundo lugar, un medio ambiente no contaminado es un activo
de todos.
2-4 Relación entre las características de diseño y la función
Conocer la función de los sistemas de protección contra incendios que se van a instalar y lo que se
espera que protejan es esencial para diseñarlos correctamente. El diseño de sistemas de protección
contra incendios tiene en cuenta muchas funciones:
Detección. Un error común es creer que la detección de incendios es una forma de protección.
Algunos podrían argumentar que un edificio con detectores de humo no necesita rociadores. Esto
no es cierto. Los sistemas de protección contra incendios pueden necesitar detección para funcionar,
pero la detección por sí sola no constituye protección.
Tenga en cuenta que en los casos en que el análisis de riesgos haya determinado que no es necesario
proporcionar un sistema de protección contra incendios, la detección puede proporcionarse por
otras razones. Estas razones pueden incluir la parada del proceso o la notificación a los ocupantes.
Dado que los detectores accionan los sistemas de protección contra incendios, debe elegirse el tipo
de detector óptimo. Los rociadores convencionales funcionan como detectores de calor y son
adecuados para proteger combustibles ordinarios. Los detectores de humo accionan los sistemas de
control de humos. Los sistemas especiales de extinción pueden ser accionados por cualquier tipo de
detector. El tipo de detector se selecciona en función del peligro que se desea proteger.
Los tipos de detectores disponibles son los siguientes:
- Ionización convencional por puntos y humo fotoeléctrico
detectores;
- Detectores de humo de conducto;
- Detectores de humo fotoeléctricos de tipo línea;
- Detectores de humo tipo spot de alta sensibilidad;
- Detectores de humo por muestreo de aire de alta sensibilidad;
- Detectores de calor de temperatura fija, incluidos los aspersores;
- Detectores de calor de velocidad de subida;
- Detectores de calor de velocidad compensada;
- Detectores de llama;
- Sensores de presión para detectar las ondas de choque de aire generadas en las primeras fases de
una deflagración;
- Sensores de gases combustibles;
- Sondas Lambda;
- Sensores de temperatura, presión, caudal, nivel de líquidos y otros
parámetros del proceso;
- Sensores para detectar la presencia de líquidos; y
- Finales de carrera de posición.
Aviso a los ocupantes. El tiempo de que disponen los ocupantes para evacuar un edificio depende
de lo pronto que se les notifiquen las condiciones que requieren la evacuación. El sistema o sistemas
de detección utilizados determinan la prontitud con que se notifica a los ocupantes.
El sistema de detección utilizado para iniciar la notificación a los ocupantes podría ser cualquiera de
los siguientes o todos ellos:
- Estaciones manuales;
- Detectores de humo utilizados para accionar los sistemas de control de humos;
- Detectores de humo o calor utilizados para la detección de incendios por zonas;
- Alarmas de caudal de agua accionadas por el funcionamiento de los sistemas de rociadores;
- Alarmas accionadas por el funcionamiento de sistemas especiales de extinción; y
- Alarmas asociadas a alteraciones del proceso.
Notificación a los bomberos. La velocidad de respuesta de los bomberos depende de la rapidez con
que se les notifique, así como de otros factores, como el tiempo de desplazamiento. La notificación
a los bomberos puede ser iniciada por los mismos sistemas utilizados para avisar a los ocupantes,
por otros sistemas o por una combinación de estos sistemas. La notificación al cuerpo de bomberos
suele ser obligatoria por ley y también puede serlo para el municipio. El municipio también puede
dictar los tipos de detección que pueden iniciar la notificación.
Parada del proceso. Los procesos peligrosos pueden pararse si se detectan varias condiciones
anormales. Conocer el proceso y las condiciones anómalas que pueden darse ayuda a determinar
qué parámetros deben vigilarse.
Las operaciones que podrían liberar vapores inflamables constituyen un ejemplo clásico de
supervisión y parada de procesos. Normalmente, se instalarían sensores de vapores inflamables en
las zonas en las que podrían liberarse vapores. Los sensores se configurarían para emitir una alarma
al 25% del límite inferior de explosividad y para detener el proceso al 40% del límite inferior de
explosividad. Los parámetros supervisados y el momento en que se producen las alarmas y las
paradas dependen del proceso. Una evaluación de los riesgos del proceso ayudaría a determinar
cómo diseñar el sistema de control de seguridad.
Control del humo. El objetivo de diseño de la mayoría de los sistemas de control de humos es evitar
que el humo dañe a los ocupantes durante la evacuación. Los sistemas de control del humo también
pueden tener otros objetivos de diseño.
Muchos códigos de la NFPA tratan facetas del control del humo. Ordinario
los sistemas de ventilación de los edificios pueden utilizarse para controlar el humo, o los sistemas
pueden ser sistemas específicos de control o gestión del humo.
Los sistemas de control de humos se tratan en:
- NFPA 90A, Norma para la instalación de sistemas de aire acondicionado y calefacción.
Sistemas de ventilación
- NFPA 90B, Norma para la instalación de sistemas de calefacción y aire caliente.
Aire acondicionado
- NFPA 92A, Prácticas recomendadas para sistemas de control de humos.
- NFPA 92B, Guía para sistemas de control de humos en centros comerciales, Atria,
y Grandes Superficies
- NFPA 105, RecommendedPracticefor the Installation of SmokeControl Door Assemblies (Prácticas
recomendadas para la instalación de puertas de control de humos).
La NFPA distingue entre sistemas de control y gestión del humo en función del tamaño de la zona en
la que se controla el humo. Los sistemas de gestión de humos controlan el humo en grandes áreas,
como centros comerciales y otros edificios con grandes atrios.
NFPA 101, Life Safety Code, 9 establece cuándo son necesarios los sistemas de control de humos.
Los códigos NFPA desarrollados para ocupaciones concretas también tratan el control de humos. Por
ejemplo, NFPA 318, Standard for the Protection of Cleanrooms, trata sobre el control de humos en
salas blancas, y NFPA 99, Standard for Health Care Facilities, trata sobre el control de humos en
instalaciones sanitarias.
La evacuación de humos y calor tiene por objeto limitar la propagación lateral del humo y permitir
las operaciones de extinción de incendios. No está pensada para proteger a los ocupantes durante
la evacuación, aunque ese pueda ser uno de los resultados. La NFPA 204, Guía para la evacuación de
humos y calor, trata sobre estos sistemas.
Control de la exposición al calor radiante. Un ejemplo clásico de sistema de protección contra
incendios que controla la exposición al calor radiante es una cortina de agua instalada para la
protección contra la exposición. Las cortinas de agua pueden rociar las paredes exteriores de un
edificio para protegerlo de una exposición externa al fuego, o pueden rociar las paredes de cristal
que dan a un atrio en el interior de un edificio. Pueden utilizarse de muchas otras maneras. Proteger
un edificio, una estructura o un proceso del fuego en un riesgo de exposición no significa que la
propia exposición no necesite protección. Esta cuestión debe considerarse de forma independiente.
Control de incendios. Este es el objetivo más común del sistema de rociadores conocido. Los
sistemas de rociadores que cumplen la normativa están diseñados para controlar el fuego, pero no
necesariamente para extinguirlo. La extinción final suele depender de las operaciones de los
bomberos o de otra intervención manual. El análisis de riesgos de una instalación debe tener esto
en cuenta. En otras palabras, el análisis no debe asumir que los sistemas de rociadores extinguen
cualquier incendio por completo.
En algunas zonas, a veces puede ser conveniente la extinción mediante un sistema automático de
protección contra incendios. Algunos ejemplos son las zonas inaccesibles o las zonas en las que la
entrada de personas puede ser demasiado peligrosa. Los diferentes tipos de sistemas de protección
contra incendios o el diseño del sistema de protección contra incendios pueden adaptarse a esta
necesidad.
Extinción de incendios. En áreas cerradas, los sistemas de extinción gaseosa por inundación total
adecuadamente diseñados pueden extinguir el fuego. En edificios de almacenamiento, los sistemas
de rociadores adecuadamente diseñados que utilizan rociadores ESFR (Supresión Temprana de
Respuesta Rápida) pueden extinguir el fuego. Los sistemas que utilizan cabezales ESFR tienen
muchas normas de diseño estrictas, e incluso pequeñas desviaciones de estas normas pueden hacer
que los sistemas sean ineficaces.
Otros tipos de sistemas que pueden extinguir el fuego son los sistemas de inertización, los sistemas
de supresión de chispas y los sistemas de supresión de explosiones. Otros métodos que pueden
extinguir el fuego son los enclavamientos que hacen caer automáticamente las tapas de los
depósitos abiertos cuando se detecta humo, calor o fuego. Los ingenieros de protección contra
incendios pueden diseñar sistemas de control y extinción para muchos tipos de riesgos.
3: Diseño de protección contra incendios basado en el rendimiento
3-1 Elementos de diseño
Los ingenieros de las principales disciplinas suelen utilizar diseños basados en el rendimiento. Los
ingenieros estructurales diseñan puentes para que soporten una carga determinada. Los ingenieros
mecánicos diseñan sistemas de aire acondicionado para enfriar una zona un número determinado
de grados en un tiempo específico. Para que el diseño basado en el rendimiento sea posible se
necesitan dos elementos:
1. La ciencia subyacente debe estar bien entendida y desarrollada. En el caso del diseño de puentes,
la física de la carga estructural está contenida en las ecuaciones newtonianas de equilibrio de
fuerzas. En el caso del diseño de sistemas de refrigeración, las propiedades termodinámicas de los
fluidos se plasman en ecuaciones de transferencia de calor.
2. Las cargas de diseño deben conocerse. Las cargas máximas de tráfico pueden establecerse para
un puente, y las cargas de nieve, viento y terremotos se obtienen a partir de códigos basados en
información histórica. La cantidad máxima de refrigeración necesaria para un edificio puede
determinarse a partir de la información climática local, la ubicación y el número de ventanas, y la
cantidad de calor que se espera que generen los equipos y los ocupantes.
Hace veinte años, la ciencia subyacente de la ingeniería de protección contra incendios, denominada
ciencia del fuego o dinámica del fuego, estaba en pañales. No estaba lo suficientemente desarrollada
como para servir de base a diseños basados en el rendimiento. Desde entonces, la ciencia del fuego
se ha desarrollado mucho más. En teoría, ahora se puede utilizar para calcular los resultados de
cualquier escenario de incendio. En la práctica, se utiliza principalmente para escenarios sencillos,
ya que la gran cantidad de cálculos necesarios para los escenarios más complejos grava la capacidad
de los ordenadores actuales. El reto consiste en utilizar los escenarios sencillos de la forma más
realista posible. Para ello es necesario conocer a fondo los modelos de que disponen actualmente
los ingenieros de protección contra incendios.
Determinar cargas de fuego realistas también implica muchos retos. Las posibles disposiciones de
las cargas de fuego en la mayoría de los edificios son tan numerosas que ningún diseño podría
tenerlas en cuenta todas. Los ingenieros de protección contra incendios suelen abordar esta
dificultad determinando las cargas de incendio más desfavorables, o cargas límite. A veces, los
ingenieros de protección contra incendios determinan las cargas de fuego más probables para
muchos escenarios diferentes y las analizan todas. El problema potencial de utilizar las cargas de
incendio más probables es que cambios relativamente pequeños en un edificio pueden requerir un
nuevo análisis y protección contra incendios adicional, a menos que el análisis original fuera
suficientemente conservador.
A continuación, deben documentarse las cargas de fuego supuestas y los escenarios de incendio de
diseño. Cuando cualquier característica o uso del edificio se desvíe de los supuestos documentados,
el diseño basado en el comportamiento puede dejar de ser válido. Por lo tanto, la selección de las
cargas de fuego y los escenarios de diseño apropiados es extremadamente crítica para el proceso de
diseño basado en el comportamiento.
Comprender la ciencia y ser capaz de determinar las cargas de fuego es sólo el principio. Para aplicar
un diseño basado en el rendimiento, el código aplicable debe permitirlo, ya sea porque es un código
basado en el rendimiento o porque permite alternativas basadas en el rendimiento a las
disposiciones prescriptivas del código. Si se permiten estos diseños, deben acordarse los criterios de
rendimiento, deben desarrollarse diseños plausibles, los diseños deben probarse con los criterios de
rendimiento y debe seleccionarse un diseño final. Otras consideraciones son la coordinación del
diseño con las demás disciplinas, la elaboración y actualización de la documentación del diseño y
conseguir que la autoridad competente acepte el diseño.
La SFPE Engineering Guide to Performance-Based Fire Protection Analysis and Design of Buildings,
publicada conjuntamente por la Asociación Nacional de Protección contra Incendios y la Sociedad
de Ingenieros de Protección contra Incendios en 2000, ofrece una guía detallada y útil para la
aplicación de proyectos de diseño basados en el rendimiento. Como su título indica, esta guía puede
utilizarse para analizar edificios existentes o para diseñar edificios nuevos.
La Guía presenta un proceso para el diseño basado en el rendimiento centrado en los siguientes
pasos principales:
1. Definición del alcance del proyecto
2. Identificación de los objetivos de seguridad contra incendios
3. Definición de las partes interesadas y de los objetivos de diseño
4. Desarrollo de criterios de rendimiento
5. Desarrollo de escenarios de diseño de incendios
6. Desarrollo de diseños de ensayos
7. Evaluación de los diseños de los ensayos
8. Selección del diseño final
Cada paso de este proceso requiere una comprensión de:
- Peligros y riesgos de incendio;
- Características del fuego;
- Cómo se inician, desarrollan y propagan los incendios;
- Cómo afectan los incendios a las personas, los edificios y los procesos;
- La ciencia en la que se basan los modelos de incendios utilizados.
- Principios de prevención, detección y control de incendios.
Estas materias se incluyen en los planes de estudios de ingeniería de protección contra incendios y
se evalúan en el examen de ingeniero de protección contra incendios. Los ingenieros profesionales
de protección contra incendios se basan en su conocimiento de estos temas para llevar a cabo los
pasos del proceso de diseño basado en el rendimiento.
La guía SFPE también trata de los informes escritos necesarios para documentar adecuadamente los
proyectos de diseño basado en el rendimiento y de los elementos que deben contener.
El rendimiento de los edificios existentes puede analizarse cuando se está planificando cualquier
cambio. El análisis basado en el rendimiento es especialmente útil cuando sería difícil hacer que un
edificio existente cumpliera los requisitos prescriptivos de protección contra incendios. Esto se está
convirtiendo en una forma muy común de gestionar los cambios en los edificios existentes.
Las tres secciones siguientes de este capítulo tratan sobre la ciencia del fuego (la ciencia subyacente),
los escenarios de fuego de diseño (cargas de diseño) y otras consideraciones en el diseño de la
protección contra incendios basada en el rendimiento. La última sección ofrece ejemplos de
proyectos con diseños de protección contra incendios basados en el rendimiento.
3-2 Ciencia del fuego
La ciencia del fuego aplica los principios de la termodinámica y la mecánica de fluidos para calcular
diversas características de las llamas de difusión. Por ejemplo, se han desarrollado varias
correlaciones de altura de la llama que expresan la altura de la llama en función del número de
Froude y del tamaño de la superficie ardiente. Cada correlación se aplica a un rango concreto de
números de Froude. Para utilizar correctamente estas correlaciones es necesario conocer el
combustible lo suficiente como para determinar de forma razonable el número de Froude.
Se han desarrollado muchas correlaciones de llama más sencillas que sólo dependen de la tasa de
liberación de calor del combustible. Estas correlaciones se desarrollaron para determinados
combustibles y/o configuraciones de combustible, y algunas de ellas se desarrollaron para ajustarse
a resultados empíricos. Al igual que ocurre con las correlaciones de altura de llama más complejas,
para utilizar las más sencillas es necesario saber cuándo son adecuadas. También requiere saber
cómo determinar un diámetro efectivo razonable de la fuente de la llama. Cuanto más irregular sea
la fuente, más difícil será determinar el diámetro efectivo.
Dado que la altura real de una llama varía constantemente, la altura de llama calculada debe
considerarse una magnitud estadística. Las correlaciones de altura de la llama descritas
anteriormente calculan la altura media de la llama. También debe tenerse en cuenta la variación con
respecto a la altura media.
También se han desarrollado correlaciones de la ciencia del fuego para las temperaturas y
velocidades del penacho de incendio. Estas correlaciones se derivan de leyes de conservación que
utilizan supuestos sobre la flotabilidad del gas y el arrastre de aire por el penacho. Sus formas finales
dependen de muchos factores, incluidas las variaciones de densidad del gas y la relación
altura/diámetro de la llama. Al igual que la altura de la llama, las temperaturas y velocidades del
penacho deben considerarse magnitudes estadísticas.
Otras características relevantes del fuego que pueden calcularse son la liberación de calor, la
transferencia de calor a las superficies expuestas y la ignición de las superficies expuestas. Estos
cálculos desarrollan la llama inicial en un escenario de incendio. Aunque el incendio calculado sigue
siendo menor que los incendios reales que preocupan a los ingenieros, constituye la base para
calcular incendios mayores. Es similar a calcular la fuerza estructural en un soporte del puente antes
de montar todo el puente.
Muchas referencias sobre protección contra incendios proporcionan las ecuaciones para calcular las
características del fuego descritas anteriormente, así como los supuestos en los que se basan estas
ecuaciones. Estas referencias incluyen The SFPE Handbook of Fire Protection Engineering, The NFPA
Fire Protection Handbook y An Introduction to Fire Dynamics, entre otras. Muchas de estas
ecuaciones también figuran en manuales de ingeniería más generales, como Marks" o Perry's
Chemical Engineers' Handbook. (Véanse las referencias).
Los modelos de incendios calculan repetidamente las ecuaciones para llamas pequeñas en áreas y
tiempos mayores. No modelizan tanto el fuego como sus efectos en el compartimento en el que
arde. Conocer los efectos del fuego es suficiente para analizar un diseño basado en el rendimiento.
Sin embargo, el análisis sólo es tan bueno como las características del incendio seleccionado para el
modelado.
Los efectos del fuego incluyen el aumento de la temperatura, la acumulación de humo y el flashover.
Algunos de estos modelos tienen en cuenta los diferentes efectos que se producen cuando un
incendio alcanza las paredes y los bordes de un compartimento.
Ejemplos de los muchos efectos que estiman los modelos de incendios son:
- Temperaturas de la pluma de fuego, del chorro de fuego, de la capa de humo y de la parte inferior
compartimento;
- Velocidad del penacho;
- Altura de la capa de humo;
- Hora del flashover;
- Límites de ventilación;
- Flujo de masa a través de aberturas y respiraderos;
- Tiempo hasta la ignición de un objetivo;
- Propagación de la llama;
- Accionamiento del rociador/detector;
- Resistencia al fuego de los materiales estructurales;
- Viajes con humo; y
- Salida de ocupantes.
Para aplicar adecuadamente los modelos de incendio es necesario saber qué efectos estiman, qué
aproximaciones hacen, qué limitaciones se aplican y cómo afectan los resultados al riesgo de la
instalación que se está diseñando o modificando.
Entre las referencias útiles para comprender el fuego, sus efectos y los usos apropiados de los
modelos de incendios se incluyen:
- Introducción a la dinámica del fuego, por Dougal Drysdale
- Principios del comportamiento del fuego, por James G. Quintiere
- Enclosure Fire Dynamics, por Bjorn Karlsson y James G.
Quintiere
- Manual de ingeniería de protección contra incendios de la SFPE
3-3 Diseño de escenarios de incendio
Al seleccionar los escenarios de incendio de diseño (la carga de fuego de diseño) para un diseño
basado en el comportamiento, deben considerarse todos los escenarios de incendio posibles. Para
determinar todos los posibles escenarios de incendio es necesario conocer al máximo el edificio, su
contenido y sus ocupantes.
Ejemplos de información necesaria sobre el edificio son su construcción, distribución y servicios.
Entre las características relevantes se incluyen las clasificaciones de resistencia al fuego, los
cortafuegos y el tipo y disposición de los servicios del edificio (electricidad, gas, gasóleo, calefacción,
ventilación y aire acondicionado, comunicaciones, etc.). La información sobre los sistemas de
protección contra incendios existentes o propuestos también sería relevante. Obtener información
sobre el edificio suele ser bastante sencillo.
Ejemplos de información necesaria sobre el contenido del edificio son los procesos, las
características operativas y la carga combustible. Entre las características relevantes se incluyen los
materiales peligrosos utilizados en los procesos, la entrada y salida de energía de los procesos, el
flujo de materiales de los procesos y la probabilidad de que cambie la ocupación. En la mayoría de
los edificios, los procesos y las características operativas determinan la carga combustible.
Determinar la carga combustible probable puede ser muy difícil, pero es uno de los factores más
importantes para estimar unas características de incendio razonables.
La información necesaria sobre los ocupantes incluye su número, distribución por el edificio,
familiaridad con el edificio y capacidades físicas y mentales. Esto permite que un diseño basado en
el rendimiento tenga en cuenta y controle los efectos del fuego sobre las personas.
Hay muchos recursos disponibles para identificar posibles escenarios de incendio. Los datos
históricos sobre la instalación y sobre instalaciones de ocupación similar pueden ser útiles. Una
simple lluvia de ideas sobre "qué pasaría si" ocurriera un suceso también puede arrojar resultados
útiles. Otras técnicas más analíticas incluyen el análisis de árbol de sucesos, el análisis de árbol de
fallos, el análisis de fallos y los estudios de operatividad de riesgos.
Una vez desarrollados todos los escenarios de incendio posibles, se pueden clasificar en grupos con
probabilidades y resultados similares. El siguiente paso consiste en seleccionar un escenario de
incendio representativo de cada grupo cuyo riesgo supere el nivel de riesgo aceptable acordado. El
conjunto de escenarios filtrados constituye la base de los escenarios de incendio de diseño que se
utilizarán en el diseño basado en el rendimiento.
Al seleccionar los escenarios de incendio de diseño, el ingeniero de protección contra incendios debe
asegurarse de que acotan los peligros potenciales. Los incendios más probables podrían ser
demasiado indulgentes; del mismo modo, el peor caso posible puede ser demasiado grave. Los
escenarios de incendio de diseño seleccionados deben reflejar el riesgo de incendio de la instalación
con la mayor exactitud posible, sin dejar de ser conservadores.
3-4 Otras consideraciones de diseño
Por muy adecuado que sea un diseño basado en el rendimiento, sólo puede aplicarse si lo permiten
los códigos aplicables. Los códigos prescriptivos actuales tienden a aceptar alternativas de diseño
basadas en el rendimiento como equivalentes al cumplimiento de determinadas disposiciones de
los códigos prescriptivos. En ausencia de alternativas basadas en el rendimiento en los códigos,
algunas autoridades competentes aceptarán dichas equivalencias.
El siguiente paso lógico es que los propios códigos se basen en el rendimiento. En lugar de especificar
cómo diseñar los sistemas de protección contra incendios, especificarán los criterios de rendimiento
que estos sistemas deben cumplir. El ingeniero de protección contra incendios sería entonces
responsable de desarrollar un diseño y demostrar que cumple los criterios de rendimiento.
Ya sea para una equivalencia basada en el rendimiento o para un código basado en el rendimiento,
el desarrollo de criterios de rendimiento implica determinar un nivel aceptable de riesgo.
Determinar este nivel puede ser un problema debido a la creencia generalizada, pero errónea, de
que seguir un código prescriptivo reduce el riesgo a cero. La reticencia a documentar un nivel de
riesgo aceptable puede frenar la aceptación de una filosofía de diseño basada en el rendimiento.
Para resolver este tipo de problemas es necesario que la gente comprenda y sea más consciente del
riesgo.
Una vez aceptado un diseño basado en prestaciones, deben documentarse todos los supuestos en
los que se basa el diseño. Los diseños de protección contra incendios basados en prestaciones suelen
hacer suposiciones sobre la construcción y distribución del edificio, los sistemas de servicios
públicos, el uso y la ocupación, la carga combustible y los ocupantes. Un cambio futuro en cualquiera
de estas características puede afectar a la validez del diseño de protección contra incendios. Por lo
tanto, un buen diseño basado en el rendimiento debe tener en cuenta los cambios más probables
en un edificio.
Al igual que los ingenieros de estructuras están mejor preparados para desarrollar diseños
estructurales basados en el rendimiento para puentes, los ingenieros de protección contra incendios
están mejor preparados para desarrollar diseños de protección contra incendios basados en el
rendimiento para edificios y otros proyectos. Cada año se desarrollan nuevas herramientas de
hardware y software de protección contra incendios, y es esencial conocerlas a fondo para utilizarlas
con eficacia.
El artículo "The New Toolbox for Fire Protection Engineers", de J. Kenneth Richardson, analiza este
concepto. Este artículo apareció en el primer número (invierno de 1999) de la revista Fire Protection
Engineering, una publicación de The Society of Fire Protection Engineers. La siguiente cita de este
artículo lo explica:
Saber cómo abordar un problema, cómo seleccionar y utilizar un modelo, cuál es la entrada
adecuada y cómo interpretar los resultados calculados sólo se consigue con la educación y la
experiencia. Los conocimientos profesionales, lo que suele llamarse "criterio ingenieril", son
esenciales.
Los ingenieros de protección contra incendios utilizan su criterio para desarrollar diseños eficaces
de protección contra incendios basados en el rendimiento. Los que no están formados en esta
disciplina a veces se dejan engañar por los mitos populares. Véase "Desmontando los mitos de la
ingeniería de protección contra incendios", también en el primer número de la revista Fire Protection
Engineering.
Un factor que complica aún más el diseño de la protección contra incendios es que está íntimamente
relacionado con otras disciplinas de ingeniería en un proyecto de construcción. Por lo tanto, los
profesionales de las otras disciplinas deben ser conscientes de estas interrelaciones. En este capítulo
se explica cómo se relacionan los escenarios de diseño de protección contra incendios con las demás
disciplinas. Los dos capítulos siguientes abordan otras áreas en las que las disciplinas interactúan.
3-5 Ejemplos de diseño basado en el rendimiento
Se ha comprobado que el diseño de la protección contra incendios basado en el rendimiento es muy
adecuado para edificios con fines especiales, como estadios deportivos cerrados y otros grandes
lugares de reunión pública. Una de las razones es que el cumplimiento de las disposiciones de los
códigos prescriptivos no siempre se considera la forma más eficaz de proteger estos edificios. Otra
razón es que es poco probable que cambie el uso futuro de estos edificios. Por lo tanto, es probable
que los supuestos fundamentales para el diseño basado en el rendimiento sigan siendo válidos
durante toda la vida útil del edificio.
Un principio arraigado de los códigos prescriptivos es que cada planta de un edificio debe estar
aislada de las demás por una construcción con un determinado índice de resistencia al fuego. El
diseño basado en el rendimiento puede dar cabida a aberturas verticales sin dejar de cumplir todos
los criterios de rendimiento de protección contra incendios aplicables. Del mismo modo, el diseño
basado en el rendimiento puede dar cabida a muchas otras características que normalmente no se
contemplan en los códigos prescriptivos. La clave está en desarrollar los criterios de rendimiento
adecuados y verificar que el diseño los cumple.
La revista Fire Protection Engineering ha publicado muchos artículos generales sobre el diseño
basado en el rendimiento, así como muchos estudios de casos sobre proyectos que utilizan el diseño
basado en el rendimiento. Los siguientes resúmenes dan una idea del alcance de estos artículos.
Artículos generales
Número 7 (verano de 2000):
"Using Models to Support Smoke Management System Design", por James A. Milke, Ph.D. Los
modelos de zona, campo y flujo de red pueden ayudar a validar el diseño del sistema de control de
humos.
Número 7 (verano de 2000):
"An Overview of Atrium Smoke Management", por John H. Klote, Ph.D., P.E. Los diseños de los
sistemas de gestión de humos se basan en varios modelos informáticos.
Número 8 (otoño de 2000):
"Pathfinder: A Computer-Based, Timed Egress Simulation", de Joe Cappucio, P.E. Este programa
informático de simulación de salida realiza un seguimiento de las personas y de la evacuación por
habitación o planta. Puede combinarse con un modelo de incendio para formar parte de un análisis
de riesgo de incendio.
Número 10 (primavera de 2001):
Todo el número está dedicado a la gestión del riesgo en la protección contra incendios. Los cinco
artículos abordan facetas de cómo el diseño basado en el rendimiento aborda el riesgo.
Número 11 (verano de 2001):
"Performance Metrics for Fire Detection", por John M. Cholin, P.E., y Chris Marrion, P.E. Para seguir
el ritmo de los métodos de diseño basados en el rendimiento, es necesario mejorar la predicción de
la respuesta de los detectores. Una posible solución para los detectores de humo es tener una
métrica para la sensibilidad del detector y otra para el retardo de entrada de humo.
Número 12 (otoño de 2001):
"Proactive vs. Prescriptive Fire Protection for the Offshore Industry", por John A. Alderman, P.E., CSP,
y Marion Harding, P.E. La industria offshore, que normalmente ha utilizado el diseño prescriptivo,
está adaptando mejor la protección contra incendios al riesgo mediante el diseño basado en el
rendimiento.
Número 13 (invierno de 2001):
Todo el número está dedicado a los modelos de incendios: cómo evaluarlos, seleccionarlos y
aplicarlos, y los modelos que se están desarrollando en la actualidad.
Número 14 (primavera de 2002):
"The Performance-Based Design Review Process Used in the City of Phoenix", por Joe McElvaney,
P.E. Cómo gestiona la ciudad de Phoenix los diseños basados en el rendimiento, incluido un ejemplo.
Número 14 (primavera de 2002):
"Aplicaciones del simulador de dinámica de incendios en la consultoría de ingeniería de protección
contra incendios", por Jason Sutula. Los ordenadores de sobremesa ejecutan los modelos CFD del
NIST en diversos escenarios.
Casos prácticos de edificios existentes
Primer número (invierno de 1999):
"Fire Protection for the Star Spangled Banner", por Michael J. Rzeznik, P.E. Proteger las frágiles fibras
de esta bandera histórica exigía una combinación especialmente diseñada de sistemas de
prevención y extinción de incendios.
Número 2 (primavera de 1999):
"Rehabilitating Existing Buildings", por John M. Watts, Jr., Ph.D. El diseño basado en el rendimiento
puede preservar el carácter de los edificios históricos al tiempo que proporciona un nivel de
protección comparable al del código vigente.
Número 5 (invierno de 2000):
"Control de humos en Small Atria", por Kurt Ruchala, P.E. Un código de equivalencia basado en el
rendimiento satisface las necesidades de esta residencia universitaria renovada de tres plantas.
Número 8 (otoño de 2000):
"Análisis basado en el rendimiento de un museo histórico", por Andrew Bowman. La renovación de
un importante museo histórico exigía un análisis de la seguridad contra incendios basado en el
rendimiento.
Número 14 (primavera de 2002):
"Smoke Control Analysis of a High-Rise Building Using a Network Flow Model", por Sanjay Aggarwal,
P.E., Brian D. Gagnon y Mark D. Reed, P.E. Un modelo de flujo de red analiza el recorrido del humo
en un edificio de 14 plantas.
Número 14 (primavera de 2002):
"Application of a Systematic Fire Safety Evaluation Procedure in the Protection of Historic Property"
(Aplicación de un procedimiento sistemático de evaluación de la seguridad contra incendios en la
protección de bienes históricos), por Alexander G. Copping, Ph D. Se aplica un procedimiento
sistemático de evaluación a iglesias históricas.
Casos prácticos de edificios nuevos
Número 3 (verano de 1999):
"A Smoke Management Analysis of a Regional Performing Arts Center", por Eric Rosenbaum, P.E.,
Scott Laramee y Craig Beyler, Ph.D. Se demuestra que un sistema de extracción de humos satisface
los objetivos de seguridad de los ocupantes de un nuevo centro de artes escénicas.
Número 4 (otoño de 1999):
"Performance-Based Structural Fire Safety for Eiffel Tower II", por Edward Fixen, P.E. Una
equivalencia de código basada en el rendimiento permite que esta réplica duplique la construcción
expuesta de la Torre Eiffel original.
Número 5 (invierno de 2000):
"Performance-Based Design of a Professional Hockey Arena", por Michael A. O'Hara, P.E. y Ryan
Bierwerth. Una combinación de diseño prescriptivo y basado en el rendimiento protege a los
ocupantes del humo en este pabellón deportivo.
Número 6 (primavera de 2000):
"A Risk-Based Fire-Engineered Alternative for Nursing Homes", de Tony Parkes y Carol Caldwell, P.E.
La fiabilidad y el rendimiento de los rociadores y detectores de humo sustituyen a las habituales
puertas cortafuegos de cierre automático de las habitaciones exigidas por el código.
Número 12 (otoño de 2001):
"Diseño de seguridad contra incendios del edificio de la Fundaci6n Caixa Galicia en España", por
George Faller, C.Eng. El diseño basado en el rendimiento contribuyó a hacer de este centro cultural
una obra de arte.
4: Diseño prescriptivo de protección contra incendios
4-1 Conveniencia del diseño prescriptivo
A pesar de la llegada del diseño basado en el rendimiento, gran parte del diseño de protección contra
incendios sigue siendo prescriptivo. Una ventaja importante del diseño prescriptivo es que requiere
poco análisis y, por tanto (presumiblemente) poco tiempo o conocimientos para aplicarlo. Aplicar el
diseño prescriptivo es muy parecido a seguir una receta.
Otra ventaja del diseño prescriptivo es que puede cubrir una amplia gama de condiciones. Esto es
apropiado dada la diversidad de instalaciones que se protegen y la amplia gama de propiedades del
fuego. Gracias a sus factores de seguridad inherentes, el diseño prescriptivo puede ser a veces más
flexible que el diseño personalizado basado en el rendimiento.
Muchos otros factores han hecho que el diseño prescriptivo siga siendo de uso común. El diseño
prescriptivo es algo "conocido". Es lo que ha funcionado en el pasado. Coincide con otros diseños
de instalaciones existentes. Los AHJ se sienten cómodos con el diseño prescriptivo y lo aceptan
fácilmente.
Una desventaja del diseño prescriptivo es que los factores de seguridad pueden ser tan elevados
que el diseño resulte excesivamente caro. Una segunda desventaja es que un diseño prescriptivo
puede no resultar la forma más eficaz de proteger una instalación concreta. No se adapta a las
necesidades específicas de una instalación ni se coordina con otros sistemas de la misma. La lucha
del ingeniero de protección contra incendios con la eficacia del diseño prescriptivo ha ayudado a
apoyar la tendencia hacia el diseño basado en el rendimiento. (Véase el capítulo 3.)
El diseño prescriptivo es deseable siempre que las ventajas superen a los inconvenientes. Para
muchas instalaciones, el diseño prescriptivo puede ser rápido y barato. Sus factores de seguridad
inherentes también pueden proporcionar suficiente flexibilidad para futuros cambios. Este tipo de
diseño sigue siendo muy útil para las instalaciones de fabricación ligera. Cuanto más especializado
sea el edificio y cuanto más se aleje su arquitectura de las normas asumidas, mayor será la
probabilidad de que el diseño basado en el rendimiento pueda satisfacer mejor las necesidades de
protección contra incendios de ese edificio.
4-2 Códigos prescriptivos
La mayor parte del diseño prescriptivo de protección contra incendios se dicta a través de códigos
prescriptivos. En EE.UU., los códigos prescriptivos más utilizados en la protección contra incendios
son los códigos de la Asociación Nacional de Protección contra Incendios (NFPA) y los códigos
regionales de construcción. Los códigos de construcción regionales adoptan muchos códigos NFPA
por referencia. Otros países también adoptan los códigos de la NFPA y algunos tienen sus propios
códigos comparables.
Los códigos prescriptivos son fáciles de aplicar y de aplicar mal. Los códigos son sencillos, pero las
situaciones a las que se aplican pueden no serlo. Además, pueden aplicarse varios códigos a la vez.
Utilizar algunos códigos y omitir otros puede comprometer el diseño.
Probablemente, el código más conocido que prescribe el diseño de la protección contra incendios
es NFPA 13, Norma para la instalación de sistemas de rociadores. Todos los principales códigos de
construcción e incendios de EE.UU. adoptan la NFPA 13 por referencia. Casi todas las personas
implicadas en proyectos de construcción están familiarizadas con este código.
Seguir los diseños prescritos en la NFPA 13 es una cuestión fácil. Sin embargo, el uso de un diseño
NFPA 13 no garantiza necesariamente la adecuación de la protección contra incendios. Por un lado,
el diseño seleccionado debe aplicarse a la instalación. Por otro lado, también deben cumplirse las
disposiciones del código de otras fuentes distintas de la NFPA 13. (Véase la Sección 4-3, Coordinación
del diseño). (Véase la Sección 4-3, Coordinación del diseño).
Además, la NFPA 13 ofrece más opciones de diseño de rociadores que nunca. Seleccionar el mejor
requiere comprender todas las opciones, sus ventajas e inconvenientes, y sus aplicaciones y
limitaciones.
Algunas opciones tienen aplicaciones muy limitadas, como la tecnología ESFR y los flancos de
cobertura ampliada. Sin embargo, los diseñadores a veces seleccionan estas opciones siempre que
parecen costar menos, se apliquen o no a un proyecto. Se trata de un diseño de protección contra
incendios insatisfactorio.
Como cualquier otro código, la NFPA 13 no puede aplicarse de forma aislada. Por ejemplo, el diseño
de un sistema de rociadores basado en un caudal y una presión de agua notificados no es suficiente.
El ingeniero de protección contra incendios también debe verificar que el suministro de agua es
aceptable. Por ejemplo, ¿el suministro está dedicado a la protección contra incendios o tiene un uso
mixto? ¿Es un suministro por gravedad o por bombeo? ¿Cuál es el grado de fiabilidad del suministro
de agua y es apropiado para la instalación?
Pueden surgir diferentes problemas si el diseño especificado en la norma NFPA 13 no se puede
cumplir con el suministro de agua disponible. Entonces hay que decidir si reforzar el suministro,
proteger la instalación por algún otro medio, reducir los requisitos de protección de la instalación
cambiando su diseño o utilizar un diseño basado en el rendimiento. Es mejor que el equipo de diseño
del proyecto compare estas opciones en las primeras fases del diseño.
Muchos otros códigos NFPA prescriben diferentes facetas del diseño de la protección contra
incendios. Por ejemplo, NFPA 30, Flammable and Combustible Liquids Code, 9 cubre el
almacenamiento y uso de líquidos inflamables, y NFPA 2001 cubre los sistemas de extinción con
agentes limpios. Algunos códigos NFPA son específicos para cada ocupación. Por ejemplo, NFPA 318,
Standard for the Protection of Cleanrooms, describe la protección requerida para salas limpias. (Ver
Referencias.)
4-3 Riesgo inherente
A diferencia del diseño basado en el rendimiento, el diseño prescriptivo no requiere la selección de
un nivel de riesgo aceptable. Por esta y otras razones, muchas personas creen que el uso del diseño
prescriptivo elimina totalmente cualquier riesgo de incendio. Esto no es cierto. Todos los diseños
prescriptivos incluyen un nivel de riesgo no declarado, y normalmente incierto. Todos los códigos
prescriptivos incluyen este riesgo dentro de los requisitos del código.
Cuantificar el riesgo en los diseños prescriptivos es difícil, porque aplicar la misma receta de
protección contra incendios a diferentes instalaciones da lugar a otros tantos niveles de riesgo.
Paradójicamente, el riesgo inherente al diseño prescriptivo puede estimarse utilizando un análisis
basado en el rendimiento. Tener una idea del nivel de riesgo que implica un diseño prescriptivo es
muy importante. Por un lado, disipa la percepción errónea de falta de riesgo. En segundo lugar,
proporciona una base para una comparación válida con las alternativas basadas en el rendimiento
que puedan considerarse.
Se siguen redactando códigos prescriptivos. Comprender el nivel de riesgo incorporado durante la
redacción de los códigos podría ayudar a hacerlos más eficaces. Para un análisis de la cuestión del
riesgo en los códigos, véase "The Importance of Risk Perceptions in Building and Fire Safety Codes",
revista Fire Protection Engineering, por Armin Wolski, número 10, primavera de 2001.
Comprender el riesgo inherente al diseño prescriptivo también allana el camino para aceptar el
diseño basado en el rendimiento, en el que el nivel de riesgo se especifica como base para el diseño.
Los futuros códigos prescriptivos de protección contra incendios y los códigos de todas las demás
disciplinas de ingeniería seguirán fusionando elementos de diseño prescriptivo y basado en el
rendimiento hasta que las diferencias entre los dos tipos de diseño sean imperceptibles. Esta es la
razón por la que la familiaridad con los códigos prescriptivos no es necesariamente suficiente para
diseñar adecuadamente los sistemas de ingeniería de un edificio.
Las percepciones del público influyen en lo que exigen los códigos. Por eso es cada vez más
importante educar al público sobre el riesgo. Véase "Addressing Risk and Uncertainty in
Performance-Based Fire Protection Engineering", revista Fire Protection Engineering, por Brian
Meacham, Ph.D., P.E., número 10, primavera de 2001.
Otras publicaciones que abordan el riesgo y la incertidumbre en la protección contra incendios son:
-Introducción a la seguridad contra incendios basada en el rendimiento, Custer y Meacham.
-Manual de protección contra incendios de la NFPA
-Manual de Ingeniería de Protección contra Incendios de la SFPE
4-4 Coordinación del diseño
Dado que los códigos prescriptivos de protección contra incendios pueden seguirse como recetas, a
veces se encarga a ingenieros y técnicos de otras disciplinas que los apliquen. Sin embargo, como las
características de la protección contra incendios están interrelacionadas con las características de
todas las demás disciplinas de la construcción, la aplicación de los códigos prescriptivos de
protección contra incendios requiere una amplia coordinación entre las disciplinas.
Tradicionalmente, las disposiciones para el diseño prescriptivo de la protección contra incendios se
han incorporado a códigos que se centran en la disciplina principal con la que las disposiciones están
más estrechamente relacionadas. Por ejemplo, las características eléctricas del diseño de protección
contra incendios se abordan en un grupo de códigos orientados a la electricidad. Las características
químicas, estructurales y mecánicas se abordan igualmente en otros grupos de códigos. Esto significa
que incluso los diseños de protección contra incendios prescriptivos más sencillos requieren el
conocimiento de muchos códigos y la coordinación entre ellos. (Véase el capítulo 5.)
La NFPA 13 es un buen ejemplo de código prescriptivo de protección contra incendios que requiere
una coordinación interdisciplinar. La aplicación de este código requiere conocer la construcción del
edificio y su ocupación (carga de fuego). También requiere conocer suficientemente los peligros del
edificio para saber cuándo se aplican otros códigos.
Otro ejemplo de la necesidad de coordinar los códigos en el diseño de la protección contra incendios
es la especificación de un armario de almacenamiento de líquidos inflamables. El código apropiado,
NFPA 30, Código de Líquidos Inflamables y Combustibles, 9 no requiere que el armario esté
conectado a tierra. Sin embargo, pueden aplicarse otros códigos. Si el armario se instala en una zona
de distribución de líquidos inflamables, es probable que haya vapores inflamables y también se
aplicaría NFPA 497, Práctica recomendada para la clasificación de líquidos, gases o vapores
inflamables y de ubicaciones peligrosas (clasificadas) para instalaciones eléctricas en áreas de
procesos químicos. El armario tendría entonces que estar conectado a tierra.
Los ingenieros eléctricos, que suelen estar muy familiarizados con la NFPA 70, Código Eléctrico
Nacional, 9 pueden no tener un conocimiento práctico de todos los códigos de protección contra
incendios con disposiciones relativas a los sistemas eléctricos. En el capítulo 5 se tratan muchas otras
áreas en las que es necesaria dicha coordinación.
Existen varias recetas para abordar los problemas de seguridad vital. Todas las personas que trabajen
en un proyecto deben conocer la receta utilizada.
La NFPA 101, Código de Seguridad Vital, 9 es la referencia de los códigos de construcción regionales
de Estados Unidos. Es aplicado por ingenieros de protección contra incendios, así como por
arquitectos y diseñadores de edificios. Aunque este código se utiliza a menudo, también está
disponible la NFPA 101A, Guía sobre enfoques alternativos para la seguridad vital. Este código
alternativo puede aplicarse cuando así lo acepte el AHJ. La NFPA 101A adapta los requisitos de
seguridad de vida a condiciones más específicas en una instalación que la NFPA 101, pero sigue
siendo principalmente un código prescriptivo. Debe coordinarse hasta qué punto se utilizan los
métodos alternativos de la NFPA 101A.
El capítulo 9 de la NFPA 101A presenta un modelo denominado Sistema Informatizado de Evaluación
de la Seguridad contra Incendios (CFSES). Este modelo pretende comparar los riesgos de varias
alternativas de diseño de seguridad de vida. Es uno de los pocos modelos que simulan la propagación
de las llamas. Este es el comienzo de las alternativas de diseño de seguridad basadas en el
rendimiento frente al código prescriptivo más común.
La NFPA 101 B, Medios de salida para edificios y estructuras, está pensada para utilizarse con un
código de construcción que no especifique de otro modo las características de los medios de salida.
Los ejemplos de este capítulo dan una idea del grado de coordinación necesario para la protección
contra incendios y los aspectos relacionados con la protección contra incendios de un proyecto de
construcción, incluso cuando se utilizan códigos prescriptivos sencillos. Gracias a su formación, los
ingenieros de protección contra incendios se familiarizan con todos los códigos aplicables y con el
modo en que interactúan con las distintas disciplinas de un proyecto. Véase el Capítulo 5 para
muchas otras características que requieren la coordinación entre las disciplinas de un proyecto.
5: Interacción con otras disciplinas
5-1 Arquitectura
La gestión de los proyectos de mayor envergadura suele recaer en un estudio de arquitectura. El
arquitecto se asegura de que los edificios cumplen los requisitos jurisdiccionales y las necesidades
funcionales del propietario. El arquitecto también debe asegurarse de que el proyecto cumple unos
niveles de riesgo aceptables, acordes con los objetivos de gestión de riesgos del propietario. Para
ello, las características arquitectónicas deben coordinarse con todos los diseños de ingeniería.
La ingeniería arquitectónica de edificios es una de las disciplinas de ingeniería más recientes
reconocidas por el National Council of Examiners for Engineering and Surveying (NCEES). El plan de
estudios del examen P.E. incluye las siguientes áreas:
- Conocimientos generales de sistemas, materiales y códigos de construcción;
- Gestión de la construcción;
- Sistemas eléctricos;
- Sistemas mecánicos; y
- Sistemas estructurales.
La categoría de Conocimientos Generales incluye un ítem para "sistemas de protección contra
incendios relevantes para el diseño/componentes eléctricos, mecánicos y estructurales." En este
capítulo se tratan estos sistemas.
Las áreas de interés para los ingenieros de protección contra incendios que interactúan con la
ingeniería arquitectónica incluyen:
- Ubicación de los edificios;
- Exposiciones a edificios;
- Tamaño de los edificios;
- Tamaños de las zonas de incendio;
- Disposición del edificio;
- Combustibilidad de los materiales de acabado de los edificios; y
- Problemas de seguridad.
Los arquitectos se aseguran de que los proyectos cumplan los requisitos del código de edificación
correspondiente. Los códigos de edificación más seguidos actualmente en EE.UU. son:
- Código Nacional de la Edificación, publicado por BOCA, Building Officials & Code Administrators
International, Inc. Este código se utiliza principalmente en el noreste de Estados Unidos.
- Código de Edificación Estándar, anteriormente denominado Código de Edificación Estándar del Sur,
publicado por el SBCCI, Congreso Internacional del Código de Edificación del Sur. Este código se
utiliza principalmente en el sureste de EE.UU.
- Código Uniforme de la Edificación, publicado por la ICBO, la Conferencia Internacional de Oficiales
de la Edificación. Este código se utiliza en el oeste de Estados Unidos.
También hay que tener en cuenta que muchas organizaciones, como el Consejo Internacional de
Códigos (ICC), la Asociación de Propietarios y Gestores de Edificios (BOMA) y la Asociación Nacional
de Protección contra Incendios (NFPA), apoyan el desarrollo y uso de un código nacional de
edificación en EE.UU. La primera edición del Código Internacional de Edificación fue publicada por
el ICC en 2000. La primera edición del Código de Edificación NFPA 5000 está actualmente en fase de
revisión y comentario.
Ubicación de los edificios
Una de las preocupaciones en materia de protección contra incendios a la hora de ubicar los edificios
es la capacidad y velocidad de respuesta de los servicios de extinción de incendios. Otras dos
preocupaciones son la proximidad a los suministros de agua de protección contra incendios y la
disponibilidad de servicios de alarma contra incendios.
Otras preocupaciones relacionadas son las zonas de inundaciones, terremotos y vientos en las que
se encuentra el edificio. Se trata de cuestiones de protección contra incendios porque los incidentes
de inundaciones, terremotos y vientos pueden provocar incendios, empeorar los resultados de un
incendio o afectar a la protección en servicio en una instalación. Las inundaciones, los terremotos y
el viento también son factores que afectan a otras disciplinas.
Exposiciones a edificios
La ubicación de los edificios en un emplazamiento determina su exposición a y desde otros edificios,
estructuras y peligros. Algunos ejemplos de exposiciones que no son edificios o estructuras son el
almacenamiento en patios, los parques de tanques y las subestaciones eléctricas.
Las exposiciones pueden ser de una parte de la instalación que se está diseñando o modificando, o
pueden ser de otra propiedad. Normalmente se consideran exposiciones las derivadas de incendios
forestales y rayos. En muchos casos, también se consideran las exposiciones a inundaciones,
terremotos y grandes tormentas de viento. Los efectos de estas exposiciones influyen en la
disposición y el diseño de las instalaciones. (Véase también la Sección 5-5.)
Los siguientes códigos incluyen orientaciones sobre la protección frente a las exposiciones.
- NFPA 80A, Práctica recomendada para la protección de edificios frente a exposiciones exteriores
al fuego
- NFPA 299, Norma para la Protección de Vidas y Bienes contra Incendios Forestales
- NFPA 780, Norma para la instalación de sistemas de protección contra incendios
Tamaño de los edificios
El tamaño de los edificios puede afectar al riesgo derivado de un único incidente. El incidente puede
estar relacionado con un incendio, con la empresa o con cualquier otro motivo. Aunque los edificios
más grandes suelen ser mejores para el flujo de procesos y el mantenimiento del edificio, también
pueden aumentar el riesgo del propietario. El riesgo debe sopesarse a la hora de tomar decisiones
sobre el tamaño del edificio.
Tamaños de las áreas de incendio
El tamaño de las zonas de incendio plantea problemas similares a los del tamaño de los edificios.
Algunas separaciones contra incendios son obligatorias según los códigos, otras son exigidas por los
AHJ y otras son deseadas por los propietarios de los edificios por otras razones.
Distribución del edificio
La distribución interior del edificio debe cumplir los códigos aplicables a los requisitos de salida de
seguridad vital. El código habitual en EE.UU. es el NFPA 101, Life Safety Code. 9 NFPA 101A y/o NFPA
101B pueden aplicarse en su lugar, así como otros códigos. (Véase el Capítulo 4.)
Otros factores pueden afectar a la distribución del edificio. Los muros pueden utilizarse para
restringir la extensión de las ubicaciones peligrosas (clasificadas) con el fin de especificar los equipos
eléctricos. También pueden instalarse para restringir el acceso a determinadas zonas o para
controlar cómo se accede a determinadas zonas. Al final, deben cumplirse tanto las disposiciones
del código como las que no lo son.
La ubicación de los extintores y las mangueras va de la mano de la distribución interior del edificio.
Factores como el tamaño de las zonas, la ubicación de los cortafuegos y los riesgos de ocupación
afectan a la colocación de estos sistemas manuales de protección contra incendios. Los códigos
relativos a estos sistemas son:
- NFPA 10, Norma para extintores portátiles de incendios
- NFPA 14, Norma para la instalación de tuberías fijas, hidrantes privados y mangueras.
Combustibilidad de los materiales de acabado
La selección de materiales de acabado interior o de aislamiento con alto índice de propagación de
la llama anularía las ventajas de especificar una construcción resistente al fuego o incombustible.
Los mismos códigos que especifican los requisitos de salida también especifican las características
requeridas de los materiales de acabado interior para los distintos tipos de edificios.
Los siguientes códigos de la NFPA se refieren a las propiedades de los materiales de acabado interior:
- NFPA 253, Standard Method of Test for Critical Radiant Flux of Floor Covering Systems Using a
Radiant Heat Energy Source (Método estándar de prueba del flujo radiante crítico de sistemas de
revestimiento de suelos que utilizan una fuente de energía de calor radiante).
- NFPA 255, Ensayo de las características de combustión superficial de los materiales de construcción
- NFPA 264, Índices de desprendimiento de calor para materiales
- NFPA 265, Evaluación de la contribución de los revestimientos textiles de paredes al crecimiento
de incendios en habitaciones
- NFPA 286, Standard Methods of Fire Tests for Evaluating Contribution of Wall and Ceiling Interior
Finish to Room Fire Growth (Métodos estándar de ensayos de incendio para evaluar la contribución
del acabado interior de paredes y techos al crecimiento del fuego en una habitación).
Cuestiones de seguridad
Las características de diseño de los edificios para mantener la seguridad afectan a la protección
contra incendios de tres formas principales:
- Medios de salida para los ocupantes;
- Acceso para la lucha contra incendios; y
- Diseño de sistemas de protección contra incendios para eliminar su uso como dispositivos de
escucha.
La primera cuestión se aborda en la NFPA 101, Código de Seguridad Vital. Cualquier sistema de
seguridad debe cumplir las disposiciones aplicables de este código. La NFPA 101 aborda aspectos
como las áreas de refugio y las cerraduras de salida retardada. Cada capítulo de ocupación de la
NFPA 101 aborda las características de seguridad que son aceptables para esa ocupación. Muchos
otros códigos NFPA abordan cuestiones de seguridad.
Las puertas normalmente cerradas pueden añadir más confusión o retraso en las vías de salida e
incluso pueden bloquear la visión de condiciones potencialmente peligrosas al otro lado de la
puerta. Las prisiones o los edificios con áreas de detención tienen muchas preocupaciones de
seguridad que deben equilibrarse con las necesidades de protección contra incendios y seguridad
de la vida.
El acceso para la lucha contra incendios se aborda en:
- NFPA 1, Código de prevención de incendios
- NFPA 601, Norma para los servicios de seguridad en la prevención de incendios
El acceso a zonas seguras para los bomberos puede ser una cuestión muy compleja. Si la seguridad
consiste en proteger la propiedad o la información, los bomberos pueden recibir llaves del edificio o
de las cajas de acceso. Cuando no sea deseable que los bomberos tengan que mantener las puertas
abiertas para introducir las mangueras, se pueden instalar tomas interiores.
Por otro lado, si la seguridad es para proteger a las personas contra peligros físicos, radiológicos o
biológicos, entonces se necesita más coordinación para dejar entrar a los bomberos en el edificio.
Las personas conocedoras de los peligros deben asesorar a los bomberos sobre si se puede entrar
en las zonas con seguridad. Para las zonas de alto riesgo en las que no es probable que la lucha
contra incendios sea segura, el edificio y sus sistemas de protección contra incendios tendrían que
estar diseñados para funcionar sin intervención humana.
En los edificios con límites de seguridad, todos los sistemas del edificio, incluidos los de protección
contra incendios, deben diseñarse de modo que ninguna parte del sistema pueda utilizarse como
dispositivo de escucha. Esto incluye tuberías, cableado y conductos, así como radiotransmisores,
que pueden encontrarse en sistemas de alarma y paneles de control.
El libro Fire Safety and Loss Prevention, de Kevin Cassidy, aborda exclusivamente la interfaz
protección contra incendios/seguridad. (Véanse las referencias).
Las medidas de seguridad también pueden beneficiar a la protección contra incendios. Las zonas
bien protegidas deberían tener menos fuentes de ignición incontroladas, sobre todo por parte del
personal. Todo el personal de la instalación debe estar familiarizado con las medidas de seguridad
de la instalación y debe recibir formación sobre cómo afecta la seguridad a las operaciones, incluida
la respuesta a emergencias.
5-2 Química
El fuego es una reacción química, por lo que es lógico que la ingeniería de protección contra
incendios tenga un gran solapamiento con la ingeniería química. Raro es el proceso químico que no
introduce algún tipo de peligro. Las áreas de interés para los ingenieros de protección contra
incendios que interactúan con la ingeniería química incluyen:
- Peligros de los materiales;
- Almacenamiento de materiales;
- Evaluación de los riesgos del proceso; y
- Utilidades de proceso.
NFPA 45, Standard on Fire Protection for Laboratories Using Chemicals, aborda los peligros químicos
en el entorno de laboratorio para todas las áreas mencionadas. El Manual de Protección contra
Incendios de la NFPA y otros códigos de la NFPA relacionados con la ocupación también abordan
estas áreas.
Materiales Peligrosos
Los distintos tipos de materiales se desintegran de forma diferente. Esto puede deberse a razones
físicas o químicas, o a ambas. Las razones físicas incluyen la cantidad de superficie del material, la
finura del material y la disposición, configuración y envasado del material. Las razones químicas
incluyen si el material es sólido, líquido o gaseoso, el contenido de calor, la velocidad de liberación
de calor cuando el material arde y la volatilidad, reactividad, límites de inflamabilidad (para líquidos)
y concentraciones inflamables (para polvos) del material.
Muchos manuales dan las propiedades físicas y químicas generales de los materiales, entre ellas las
siguientes:
- Manual del ingeniero químico, Perry
- Manual CRC de Química y Física
- Manual de química de Lange
- Guía de protección contra incendios de la NFPA para materiales peligrosos
Las propiedades físicas y químicas relacionadas con la protección contra incendios también se
encuentran en"
- Drysdale, Introducción a la dinámica del fuego
- Manual de protección contra incendios de la NFPA
- Guía de protección contra incendios de la NFPA para materiales peligrosos
- SFPE Manual de ingeniería de protección contra incendios
- N. Irving Sax, Propiedades peligrosas de los materiales industriales
Los combustibles ordinarios son la madera, el cartón y el papel. Arden, pero no tan gravemente
como para requerir protección más allá de los sistemas convencionales de rociadores en el techo. El
método prescriptivo de diseño de sistemas de rociadores convencionales (descrito en la norma NFPA
13) incluye la clasificación de las zonas como de riesgo leve, grupo de riesgo ordinario 1, grupo de
riesgo ordinario 2, grupo de riesgo extra 1 y grupo de riesgo extra 2. Los combustibles ordinarios
pueden arder, pero no tanto como para requerir protección más allá de los sistemas de rociadores
convencionales en el techo.
Los edificios que sólo contengan pequeñas cantidades de combustibles ordinarios entrarán
normalmente en una de las tres primeras categorías. Los edificios que contienen grandes cantidades
de combustibles ordinarios requerirían diseños diferentes. La NFPA 13 aborda estos diseños. Las
categorías de riesgo adicionales sólo son adecuadas para pequeñas cantidades de materiales
peligrosos. No proporcionan una protección ilimitada para materiales peligrosos de cualquier tipo o
cantidad.
La protección del papel enrollado y del algodón embalado se trata por separado. Su configuración
aumenta el riesgo de incendio más allá de lo normal. Los plásticos tienen su propio sistema de
clasificación de Grupos A, B y C. Estas clases dependen de las características de combustión de los
plásticos. Los plásticos de la categoría de mayor riesgo, el Grupo A, arden ferozmente mientras se
funden en un líquido inflamable que propaga rápidamente el fuego. Los neumáticos de goma tienen
su propia categoría de peligro y criterios de protección. La NFPA 13 aborda la protección de todos
estos productos.
Otra categoría de materiales que presentan un riesgo de incendio y explosión son los polvos
combustibles. NFPA 499, Recommended Practice for the Classification of Combustible Dust and of
Hazardous (Classified) Locations for Electrical Installations in Chemical Process Areas, divide los
polvos combustibles en tres categorías:
- Grupo E, Atmósferas que contienen polvos metálicos combustibles, incluidos el aluminio, el
magnesio y sus aleaciones comerciales, u otros polvos combustibles cuya granulometría, abrasividad
y conductividad presentan peligros similares en el uso de equipos eléctricos.
- Grupo F, Atmósferas que contienen polvos carbonosos combustibles que tienen más del 8% de
volátiles totales atrapados (véase ASTM D 3175 para polvos de carbón y coque) o que han sido
sensibilizados por otros materiales de modo que presentan un riesgo de explosión. Los polvos de
carbón, negro de humo, carbón vegetal y coque son ejemplos de polvos carbonosos.
-Grupo G, Atmósferas que contienen otros polvos combustibles, incluyendo harina, grano, harina de
madera, plástico y productos químicos.
Normalmente, los metales no se consideran combustibles. Sin embargo, la mayoría de los metales
pueden arder en las circunstancias adecuadas, como cuando se dividen en trozos suficientemente
pequeños o finos y se exponen a suficiente calor, oxígeno y humedad. Los metales considerados
combustibles son los que se inflaman con mayor facilidad. Entre estos metales se encuentran el litio,
el magnesio, el potasio, el sodio, el titanio y el circonio.
El sodio, el potasio y el litio son especialmente volátiles, debido a sus características químicas como
metales alcalinos.
Aunque no son tan fáciles de inflamar, el acero, el aluminio y otros metales también arden. Las
virutas finas de metal arden más fácilmente en presencia de aceites a base de hidrocarburos. Por
ejemplo, los incendios son frecuentes en los trenes de laminación de aluminio. Los incendios suelen
iniciarse en los fluidos combustibles de laminación, pero también afectan al aluminio. El Manual de
Riesgos de Incendios Industriales de la NFPA incluye información sobre los riesgos de incendio en el
procesamiento de metales.
Algunos metales son pirofóricos (se autoinflaman en presencia de oxígeno). Estos metales deben
almacenarse y manipularse en condiciones muy controladas, lo que incluye mantenerlos en
atmósferas inertes. Entre los metales pirofóricos se encuentran los alquilos metálicos, los metales
alcalinos y los hidruros metálicos.
Los códigos NFPA relevantes para la protección de metales combustibles incluyen:
-NFPA 480, Almacenamiento, manipulación y procesamiento de magnesio
-NFPA 481, Almacenamiento, manipulación y procesamiento de titanio
-NFPA 482, Almacenamiento, manipulación y procesamiento del circonio.
-NFPA 485, Norma para el almacenamiento, manipulación, procesamiento y uso de litio metálico.
-NFPA 651, Norma para el mecanizado y acabado del aluminio y la producción y manipulación de
polvos de aluminio.
El Manual de Protección contra Incendios de la NFPA y el Manual de Riesgos de Incendios
Industriales de la NFPA también contienen información sobre las ocupaciones que manipulan
metales combustibles.
Los peróxidos y otros oxidantes aumentan la intensidad de cualquier incendio en el que se vean
envueltos. Esto incluye el oxígeno gaseoso que se encuentra en la atmósfera terrestre, que es un
peligro particular en concentraciones superiores a las normales. Debido a su gran reactividad, los
peróxidos se utilizan en la fabricación de explosivos.
La protección de oxidantes, peróxidos y explosivos se aborda en los siguientes códigos:
- NFPA 50, Sistemas de oxígeno a granel en lugares de consumo
- NFPA 53, Riesgos de incendio en atmósferas enriquecidas con oxígeno
- NFPA 68, Guía para el venteo de deflagraciones
- NFPA 69, Sistemas de prevención de explosiones
- NFPA 99B, Norma para instalaciones hipobáricas
- NFPA 430, Almacenamiento de Oxidantes Líquidos y Sólidos
- NFPA 432, Código para el almacenamiento de peróxido orgánico
Formulaciones
- NFPA 490, Almacenamiento de nitrato de amonio
- NFPA 495, Código de materiales explosivos
- NFPA 1124, Código para la Fabricación, el Transporte y la
Almacenamiento de fuegos artificiales.
Por lo general, los sólidos deben calentarse para emitir vapores, excepto en el caso de los metales
combustibles, en los que las reacciones químicas liberan vapores. La mayoría de los líquidos emiten
vapores a temperatura ambiente. Por lo tanto, controlar los riesgos de incendio de los líquidos
inflamables y combustibles implica controlar tanto la fase líquida como la fase vapor.
Los líquidos en sí no arden, sino sus vapores. El grado de peligrosidad de un líquido depende de
muchas propiedades, como su punto de ebullición, su punto de inflamación, su temperatura de
autoignición y sus límites inferior y superior de inflamabilidad.
NFPA 497, Recommended Practice for the Classification of Flammable Liquids, Gases, or Vapors and
of Hazardous (Classified) Locations for Electrical Installations in Chemical Process Areas, divide los
gases y vapores inflamables en cuatro grupos. Obsérvese que estos grupos no tienen ninguna
relación con los grupos para clasificar los plásticos.
- Grupo A: Acetileno.
- Grupo B: Gas inflamable, vapor producido por líquido inflamable o vapor producido por líquido
combustible mezclado con aire que puede arder o explotar, que tiene un valor de separación
experimental máxima de seguridad (MESG) inferior o igual a 0,45 mm o una relación de corriente
mínima de ignición (relación MIC) inferior o igual a 0,40. (Una sustancia típica del grupo B es el
hidrógeno).
- Grupo C: Gas inflamable, vapor producido líquido inflamable o vapor producido líquido
combustible mezclado con aire que puede arder o explotar, que tiene un valor de separación
experimental máxima de seguridad (MESG) superior a 0,45 mm e inferior o igual a 0,75 mm, o una
relación de corriente mínima de ignición (relación MIC) superior a 0,40 e inferior o igual a 0,80. (Una
sustancia típica del grupo C es el etileno).
- Grupo D: Gas inflamable, vapor producido por líquido inflamable o vapor producido por líquido
combustible mezclado con aire que puede arder o explotar, que tiene un valor de separación
experimental máxima de seguridad (MESG) superior a 0,75 mm o una relación de corriente mínima
de ignición (relación MIC) superior a 0,80. (Una sustancia típica del grupo D es la acetona).
Los líquidos inflamables y combustibles se dividen a su vez en las siguientes clases:
- Clase IA: Líquidos con puntos de inflamación inferiores a 73 °F y puntos de ebullición inferiores a
100 °F.
- Clase IB: Líquidos con puntos de inflamación inferiores a 73 °F y puntos de ebullición iguales o
superiores a 100 °F.
- Clase IC: Líquidos con puntos de inflamación iguales o superiores a 73°F pero inferiores a
100°F
-Clase II: Líquidos cuyo punto de inflamación es igual o superior a 100 °F pero inferior a 140 °F.
-Clase IIIA: Líquidos con puntos de inflamación iguales o superiores a 140°F pero inferiores a 200°F.
- Clase IIIB: Líquidos con puntos de inflamación iguales o superiores a 200 °F
NFPA 30, Código 9 de Líquidos Inflamables y Combustibles contiene las principales medidas de
protección para líquidos combustibles e inflamables. Otros códigos de la NFPA abordan operaciones
específicas en las que intervienen líquidos inflamables y combustibles.
Los códigos aplicables al almacenamiento y uso de líquidos inflamables y combustibles son los
siguientes:
- NFPA 30, Líquidos inflamables y combustibles Código 9
- NFPA 33, Aplicación por pulverización de materiales inflamables y combustibles
- NFPA 34, Procesos de inmersión y revestimiento con líquidos inflamables o combustibles
- NFPA 35, Norma para la fabricación de revestimientos orgánicos
- NFPA 77, Electricidad estática
- NFPA 86, Hornos y calderas
- NFPA 96, Instalación de Equipos para la Eliminación de Humos y Vapores Cargados de Grasa
procedentes de Equipos de Cocina Comerciales.
- NFPA 395, Almacenamiento de líquidos inflamables y combustibles en granjas y proyectos de
construcción aislados.
- NFPA 496, Armarios purgados y presurizados para equipos eléctricos en ubicaciones peligrosas.
- NFPA 497, Práctica recomendada para la clasificación de líquidos, gases o vapores inflamables y de
ubicaciones peligrosas (clasificadas) para instalaciones eléctricas en áreas de procesos químicos.
Los gases inflamables licuados y comprimidos presentan sus propios riesgos de incendio y explosión.
Los códigos pertinentes para proteger estos peligros incluyen:
- NFPA 50A, Sistemas de hidrógeno gaseoso en lugares de consumo
- NFPA 50B, Sistemas de Hidrógeno Licuado en Lugares de Consumo
- NFPA 51, Diseño e Instalación de Sistemas de Gas Oxígeno-Combustible para Soldadura, Corte y
Procesos Afines.
- NFPA 54, Código Nacional de Gas Combustible 9
- NFPA 55, Gases comprimidos y licuados en botellas portátiles
- NFPA 58, Almacenamiento y manipulación de gases licuados del petróleo
- NFPA 59, Almacenamiento y manipulación de gases licuados del petróleo en plantas de gas de
servicios públicos.
- NFPA 59A, Producción, almacenamiento y manipulación de gas natural licuado
- NFPA 86C, Hornos industriales que utilizan una atmósfera de procesamiento especial
Los gases pirofóricos son más peligrosos que los gases inflamables porque son a la vez inflamables y
autoinflamables. La industria de los semiconductores utiliza muchos de estos gases para dopar chips
semiconductores. Las propiedades que hacen que determinados gases sean buenos dopantes de
semiconductores también parecen hacerlos pirofóricos.
Los gases pirofóricos más comunes son los silanos, que son hidruros de silicio. La norma NFPA 318,
Protection of Cleanrooms, aborda las medidas de protección necesarias cuando se utilizan estos
gases. La NFPA 55, Compressed and Liquefied Gases in Portable Cylinders (Gases comprimidos y
licuados en botellas portátiles), aborda el almacenamiento de estos gases.
Otra clasificación especial de materiales es la de los aerosoles. El producto aerosol líquido puede ser
un líquido inerte, combustible o inflamable. El propulsor puede ser un gas inerte o inflamable. Los
aerosoles inflamables propulsados por propulsores inflamables son los más peligrosos, pero todos
los aerosoles presentan riesgos. Esto se debe a que, cuando se exponen al calor, los envases se
disparan, lo que supone un peligro de proyectil y puede propagar el fuego. La norma NFPA 30B,
Productos en aerosol, fabricación y almacenamiento, aborda estos peligros.
Cada vez es más frecuente la aparición de nuevos materiales. Es casi imposible que los manuales de
materiales generales se mantengan al día. Las industrias que desarrollan y utilizan nuevos materiales
a veces preparan sus propios manuales. Un ejemplo es el National Semiconductor Chemical &
Radiation Safety Handbook. Este manual enumera y describe muchas de las nuevas sustancias
químicas que se utilizan en la industria de los semiconductores para fabricar chips. Muchas de estas
sustancias químicas se encuentran en los manuales generales, pero otras no.
Los productos químicos que no plantean problemas de incendio o explosión pueden ser tóxicos y/o
cancerígenos. Al igual que las cuestiones de protección contra incendios, estas cuestiones de
seguridad afectan a todas las disciplinas de un proyecto de construcción. Los manuales de materiales
suelen cubrir estas propiedades además de las ya mencionadas.
Un manual que trata específicamente sobre toxinas y carcinógenos es la Guía de Bolsillo del NIOSH
sobre Peligros Químicos, publicada por el Centro de Control de Enfermedades. El NIOSH también
publica otros manuales sobre sustancias químicas.
Almacenamiento de materiales
No sólo las características físicas y químicas afectan a los riesgos de incendio y explosión de un
material, sino también su configuración. A continuación se dan ejemplos de configuraciones que
afectan al peligro de determinados materiales:
- Cómo está embalado el material, es decir, si está en cajas con cacahuetes de espuma o capullos, o
si está retractilado;
- Tanto si el material se almacena a granel, en palés, en estanterías de doble fila o en estanterías de
varias filas;
- Anchura de los pasillos entre pilas o estanterías de almacenamiento;
- Las dimensiones de los bastidores y sus espacios longitudinales y transversales;
- Si la cobertura de los aspersores del material en las estanterías está bloqueada por estantes
sólidos, contenedores cerrados u otras obstrucciones;
- A qué altura se almacena el material;
- Cuánto material hay en una zona de fuego determinada;
- Tanto si los líquidos inflamables se almacenan en pequeños contenedores, bidones, cisternas o
grandes parques de tanques;
- Si los líquidos inflamables se almacenan en bidones de seguridad, armarios de seguridad o salas
para líquidos inflamables debidamente protegidas; y
- Qué más en una instalación el almacenamiento expone.
Evaluación de los riesgos del proceso
Los procesos en los que intervienen sustancias químicas presentan muchos peligros. Entre ellos se
incluyen la generación de calor o presión inesperados, la rotura de tuberías y recipientes, y muchos
otros problemas. La Enciclopedia Kirk-Othmer de Tecnología Química es una de las guías más
completas sobre los productos químicos que se utilizan en los procesos industriales actuales y los
peligros que entrañan.
Las reacciones químicas más peligrosas son las exotérmicas, es decir, las que producen calor. Las
temperaturas y presiones generadas por estas reacciones deben controlarse mediante una
introducción adecuada de la materia prima y una agitación y refrigeración suficientes. Estos procesos
también deben diseñarse para resistir perturbaciones razonables. Esto se consigue mediante
factores de seguridad en la construcción del reactor y proporcionando un venteo normal y de
emergencia adecuado de la vasija. Un recurso habitual para dimensionar los venteos de los reactores
es el manual del Design Institute for Emergency Relief Systems (DIERS).
El diseño de procesos químicos seguros implica tener en cuenta muchas características, entre ellas
las siguientes:
- Peligros de las materias primas, productos intermedios y productos acabados;
- Peligros de las interacciones materiales;
- Diseñar para un volumen mínimo de retención de materiales peligrosos;
- Rangos de temperatura seguros y factores de seguridad;
- Presiones seguras y diseño del venteo de presión normal/vacío y venteo de emergencia;
- Caudales y niveles de líquidos;
- Control de fugas mediante diques, desagües y tanques de retención;
- Sistema de agua de refrigeración y sistema de reserva;
- Se requiere agitación;
- Ventilación de seguridad;
- Sensores necesarios para controlar las condiciones inseguras y los enclavamientos para la
desconexión;
- Hacer que los elementos peligrosos del proceso sean a prueba de fallos; y
- Proporcionar distancias de seguridad entre los peligros y los bienes expuestos.
La seguridad de un proceso no está garantizada hasta que se aplican los programas de gestión que
lo respaldan. Estos programas incluyen:
- Procedimientos normales de puesta en marcha, funcionamiento y parada, incluidas las
comprobaciones de seguridad;
- Procedimientos seguros fuera de la norma y de emergencia;
- Formación de los operadores y actualización de los procedimientos;
- Inspección, pruebas y mantenimiento preventivo de los equipos de proceso y seguridad.
- Gestión del cambio.
Las características de seguridad del proceso se tienen más en cuenta en el momento del diseño de
la instalación y/o el proceso para poder especificar el equipo correcto y diseñar una disposición
adecuada. Se aplican tanto a los procesos sencillos como a los más complejos.
Tomando el último punto, la gestión del cambio de un proceso implica analizar todos los posibles
efectos que cada cambio pueda tener en ese proceso. Esto equivale a realizar una nueva evaluación
de los peligros del proceso. Ejemplos comunes de cambios en los procesos que justifican una
evaluación de los peligros del proceso son:
- Utilizando diferentes materias primas, disolventes, catalizadores u otras sustancias;
- Cambiar la forma en que los materiales fluyen a través del proceso;
- Funcionamiento a diferentes velocidades, temperaturas o presiones;
- Aumento o disminución de las tolerancias de los equipos;
- Añadir nuevos subsistemas, como sistemas de revestimiento, secado o drenaje;
- Cambiar las características del producto acabado;
- Revisión de los calendarios, frecuencias o métodos de mantenimiento.
- Cambiar la ventilación, la construcción u otras características de la zona.
Tener en cuenta estas características antes de seleccionar el equipo puede dar lugar a mejores
elecciones de diseño.
Cuando el proyecto afecta a equipos existentes, un ejemplo común que podría no estar marcado
para una nueva evaluación de peligros de proceso es la sustitución de una pieza por otra similar. Sin
embargo, esto también justifica una nueva evaluación de los peligros del proceso por las siguientes
razones:
- El proceso puede haberse ajustado o reelaborado debido al desgaste de la pieza sustituida.
- La pieza de recambio puede no ser idéntica en todos los aspectos a la pieza que sustituye. Los
fabricantes de piezas cambian con frecuencia los métodos de fabricación, los materiales de las juntas
u otras características de las piezas. También pueden cambiar la presión nominal de una pieza o sus
especificaciones sobre cómo debe instalarse o calibrarse.
- Las personas que instalan la pieza pueden no haber estado presentes en la configuración inicial
del proceso. Su revisión de la evaluación de riesgos de un nuevo proceso les familiarizará con los
escenarios de pérdidas que afectan a esa pieza, así como al resto del proceso.
- Es posible que se haya desarrollado una pieza mejor y que esté disponible desde que se configuró
el proceso por primera vez. Esta opción debe comprobarse siempre antes de asumir
automáticamente que debe realizarse una sustitución directa.
- La necesidad de sustituir una pieza puede ser una oportunidad para mejorar otras características
del proceso, a veces con un coste reducido. Esta posibilidad debe revisarse siempre.
Utilidades de proceso
Los procesos químicos a menudo necesitan utilidades especializadas, que pueden presentar sus
propios riesgos de incendio y explosión. Algunos procesos pueden utilizar combustibles
convencionales, otros combustibles especiales o mezclas de combustibles. Algunas materias primas
de proceso se compran a granel a proveedores de servicios públicos. Esto es bastante habitual en el
caso del oxígeno líquido, el nitrógeno líquido, los gases inertes y los gases semiconductores. Los
líquidos también pueden adquirirse de este modo.
Muchos procesos químicos requieren un estrecho control de la temperatura. Las instalaciones
pueden comprar o fabricar su propio vapor, o pueden utilizar fluidos de transferencia de calor. Los
fluidos de transferencia de calor más comunes son los aceites combustibles, que pueden presentar
graves problemas si se sobrecalientan o si se producen fugas en las tuberías o recipientes de
contención. Otros procesos utilizan fluidos hidráulicos combustibles, que suelen estar a muy alta
presión.
Los códigos relativos a los sistemas de transferencia de calor incluyen:
- NFPA 30, Líquidos inflamables y combustibles Código 9
- NFPA 61, Norma para la Prevención de Incendios y Explosiones de Polvo en Instalaciones Agrícolas
y de Productos Alimenticios.
- NFPA 70, Código Eléctrico Nacional 9
- NFPA 86, Norma para hornos y calderas
- NFPA 86C, Norma para hornos industriales que utilizan una atmósfera de procesamiento especial.
- NFPA 86D, Norma para hornos industriales que utilizan vacío como atmósfera.
- NFPA 664, Norma para la Prevención de Incendios y Explosiones en Instalaciones de Procesado y
Transformación de la Madera.
Obsérvese que los códigos relacionados con la ocupación de instalaciones agrícolas y de
procesamiento de madera abordan características de diseño de prevención de incendios para
sistemas de transferencia de calor que también podrían aplicarse a otros tipos de instalaciones.
El coste del vertido de residuos peligrosos fomenta el tratamiento o la recuperación de materiales
de proceso como catalizadores y disolventes. Entre las medidas habituales de recuperación se
encuentran los sistemas de filtrado, recogida y destilación. Estas operaciones pueden ser muy
peligrosas y deben protegerse en consecuencia.
Por último, los procesos químicos dependen a menudo de medidas de control de la contaminación
como incineradores, antorchas, precipitadores y otros equipos de control de la contaminación. En el
diseño del proceso debe incluirse la protección de estas operaciones potencialmente peligrosas.
El análisis de riesgos del proceso debe tener en cuenta todos los sistemas de servicios públicos del
proceso. El control de los peligros de los sistemas de servicios públicos requiere un diseño apropiado;
procedimientos adecuados de inspección, pruebas y mantenimiento; y buenos programas de
formación de los operarios. Además, los sistemas de servicios públicos deben revisarse desde el
punto de vista de la posible interrupción de la actividad. Por ejemplo, aunque no se prevea que un
problema concreto con un sistema de suministro provoque un incendio, podría tener el potencial de
paralizar un proceso durante un periodo de tiempo inaceptablemente largo.
5-3 Eléctrico
La mayor parte del trabajo eléctrico de la mayoría de los proyectos de construcción suele consistir
en el diseño de circuitos ordinarios para la energía eléctrica del edificio y el trazado de los sistemas
de iluminación. Los sistemas eléctricos de algunos tipos de edificios, como los hospitales, también
tienen requisitos especiales que los ingenieros deben conocer. En la industria pesada, el diseño
eléctrico también puede incluir el diseño de grandes sistemas de distribución de energía para
alimentar equipos de proceso que consumen mucha energía.
Los ingenieros eléctricos están muy familiarizados con la NFPA 70, el Código Eléctrico Nacional 9
(NEC), los códigos publicados por la Comisión Electrotécnica Internacional (CEI) o los códigos
eléctricos comparables (para otros países fuera de EE.UU. y Europa). Los requisitos del código
genérico aplicable son suficientes para el diseño de la mayoría de los sistemas eléctricos.
Se aplican requisitos adicionales a los alambres y cables utilizados en espacios de manipulación de
aire. El código de la NFPA que trata este tema es el NFPA 262, Standard Method of Test for Flame
Travel and Smoke of Wires and Cables for Use in Air-Handling Spaces.
Dado que los sistemas de control de alarmas, seguridad y protección contra incendios deben estar
cableados, su diseño suele recaer en ingenieros eléctricos. No basta con cumplir el código eléctrico
genérico. Para diseñar correctamente estos sistemas, los ingenieros eléctricos deben estar
familiarizados con una serie de requisitos de protección contra incendios relacionados con la
electricidad.
La ingeniería de protección contra incendios interactúa con la ingeniería eléctrica en los siguientes
ámbitos:
- Controles del sistema del edificio;
- Sistemas de detección y alarma de incendios;
- Control del sistema de extinción;
- Bombas contra incendios con motor eléctrico;
- Iluminación de emergencia;
- Fuentes de alimentación de reserva;
- Equipo eléctrico para ubicaciones peligrosas (clasificadas); y
- Sistemas de protección eléctrica.
Controles de sistemas de edificios
Los controles de los distintos sistemas del edificio presentan tanto características eléctricas como
de protección contra incendios. Estos sistemas incluyen los siguientes:
- Sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado;
- Sistemas de control de humos;
- Grúas; y
- Ascensores.
En la actualidad, los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado suelen estar
preparados para realizar funciones de gestión de la energía. El control del humo puede ser
gestionado por sistemas HVAC o por sistemas independientes. Las partes eléctricas de los sistemas
HVAC y de control de humos son importantes porque los controles dictan la acción del sistema.
Los controles también son susceptibles de ser modificados por las personas, lo que introduce la
posibilidad de eliminar las características de diseño previstas o de crear nuevos peligros. Dado que
se trata de sistemas mecánicos, también se tratan en la Sección 5-4.
Las operaciones en muchas instalaciones requieren grúas instaladas permanentemente. Las grúas
pueden estar en el interior, en el exterior o en ambos. Los controles de las grúas son muy
importantes para prevenir muchos tipos de pérdidas, incluidos los incendios. El cableado de las grúas
suele estar expuesto, por lo que debe estar bien conectado a tierra y protegido. La lógica del sistema
de control eléctrico protege la grúa y el edificio, así como el contenido del edificio. La formación de
los operadores también es muy importante.
Los sistemas de control de los ascensores deben cumplir la norma NFPA 101, Código de Seguridad
Vital. 9 Esto garantiza la seguridad tanto de los ocupantes del edificio como de los bomberos.
Sistemas de detección y alarma de incendios
El código aplicable para el diseño de sistemas de detección y alarma en EE.UU. (y en algunos otros
países) es el NFPA 72, National Fire Alarm Code. 9 Para los sistemas de detección, este código
contiene disposiciones para:
- Selección de detectores;
- Ubicación y espaciado de los detectores;
- Cableado de los circuitos del detector;
- Cableado a la central de detección;
- Necesidades de energía de reserva;
- Disposición, ubicación y cableado de las alarmas acústicas y visibles.
- Ubicación de los dispositivos manuales.
Existen más tipos de detectores de incendios que nunca. Seleccionar el detector más adecuado para
la aplicación requiere un amplio conocimiento de los tipos de detectores, su funcionamiento y sus
ventajas e inconvenientes.
Para los sistemas de alarma, la NFPA 72 contiene disposiciones para:
- Disposición de circuitos de dispositivos de iniciación y líneas de señalización;
- Supervisión de la integridad de los circuitos;
- Necesidades de energía de reserva; y
- Requisitos relacionados con el tipo de servicio de alarma, por ejemplo, estación central, estación
supervisora remota, estación supervisora propietaria u otro tipo de servicio.
En todos los casos, los equipos deben estar listados para su propósito previsto. Por ejemplo, los
paneles de control de sistemas de alarma pueden estar listados para servicio de estación central,
estación supervisora remota o estación supervisora propietaria, o para cualquier combinación de
estos servicios. Un panel de control de estación central debe tener un listado para uso de estación
central.
Para redactar unas especificaciones eléctricas adecuadas es necesario confirmar el tipo de sistema
de alarma que se va a instalar y conocer los requisitos del código correspondiente. Los sistemas de
alarma pueden estar sujetos a muchos otros requisitos, como qué condiciones debe supervisar el
sistema de alarma y si el sistema debe estar certificado o rotulado. Las especificaciones suelen incluir
listados de laboratorios de ensayo reconocidos a nivel nacional, el más común de los cuales es
Underwriters' Laboratories.
Una posible fuente de confusión en los listados de equipos de alarma contra incendios es que se
aplican muchos tipos diferentes de listados. Se proporcionan listados separados para los sistemas de
alarma de incendios de locales protegidos y para tres tipos de sistemas de alarma de incendios de
estaciones supervisoras. También se proporcionan otros listados para sistemas de información
pública, sistemas de seguridad y sistemas de alarma antirrobo. No basta con especificar un listado;
también debe especificarse el tipo de listado.
Control del sistema de extinción
Los sistemas especiales de extinción de incendios incluyen los que utilizan agentes alternativos
(gaseosos), dióxido de carbono, productos químicos secos, espuma, espuma-agua, agua y productos
químicos húmedos. Los códigos NFPA para estos tipos de sistemas incluyen:
- NFPA 11, Norma para espuma de baja expansión
- NFPA 11 A, Norma para sistemas de espuma de media y alta expansión
- NFPA 12, Norma sobre sistemas de extinción por dióxido de carbono
- NFPA 12A, Norma sobre sistemas de extinción de incendios con Halón 1301
- NFPA 15, Norma para sistemas fijos de rociado de agua para protección contra incendios
- NFPA 16, Norma para la instalación de sistemas de rociadores de agua con espuma y de rociado
de agua con espuma.
- NFPA 17, Norma para sistemas de extinción química seca
- NFPA 17A, Norma para sistemas de extinción química en húmedo
- NFPA 750, Norma sobre sistemas de protección contra incendios por agua nebulizada
- NFPA 2001, Norma sobre sistemas de extinción de incendios con agentes limpios
El control eléctrico de estos sistemas se trata en los códigos anteriores. Los factores que deben
tenerse en cuenta al diseñar estos sistemas de control incluyen los factores enumerados en la
sección sobre sistemas de detección y alarma de incendios, además de las siguientes características
adicionales:
- Listado del panel de control para el servicio de dispositivos de liberación y para su uso con el
tipo de mecanismo de liberación en el sistema de extinción seleccionado;
- Disposición especial de los circuitos de detección, por ejemplo, zonificación cruzada o
otros medios para confirmar una señal de alarma;
- Presencia de retardos, abortos o interruptores de desactivación por mantenimiento;
- Enclavamientos del sistema que deben preverse, por ejemplo, cierre de puertas y compuertas,
corte de energía eléctrica, apagado de HVAC; y
- Supervisión por el panel de alarma del edificio.
La zonificación cruzada es ahora un término genérico para cualquier algoritmo que requiera que dos
detectores funcionen antes de que se descargue un agente extintor. Estos algoritmos del panel de
control se diseñaron para reducir las posibilidades de descarga innecesaria del agente extintor. Estos
algoritmos sólo son apropiados para detectores de humo convencionales de tipo puntual. No deben
utilizarse para detectores de humo de tipo haz o de alta sensibilidad, ni para detectores de calor,
llamas o chispas.
Incluir retardos, abortos e interruptores de desactivación por mantenimiento en un sistema de
extinción puede ser muy controvertido. Su diseño se vuelve especialmente complejo cuando deben
funcionar dos detectores para descargar el agente extintor. El diseñador debe coordinar las
decisiones de diseño sobre estas características con el propietario y la autoridad competente del
propietario.
Bombas contra incendios con motor eléctrico
NFPA 20, Norma para la instalación de bombas estacionarias para la protección contra incendios,
contiene requisitos especiales para el cableado de alimentación a controladores eléctricos de
bombas contra incendios. Los requisitos incluyen cómo deben organizarse (cablearse), controlarse
(conmutarse) y protegerse los circuitos contra la exposición a daños.
Las cuestiones de importancia crítica relativas a las bombas contra incendios accionadas por motor
eléctrico son:
- Conectar la alimentación eléctrica de la bomba antes de los interruptores de corte manual, para
que la bomba funcione aunque se haya cortado toda la alimentación restante;
- Ajustar los disyuntores de modo que la corriente de arranque del motor de la bomba no los active;
- Ajuste de los disyuntores para que el circuito permanezca activado durante un tiempo
determinado con la corriente del rotor bloqueada; y
- Disponer e instalar correctamente los interruptores de transferencia automática.
Muchos controladores de bombas contra incendios tienen ajustes que deben especificarse. Las
decisiones sobre cómo configurar los controladores de las bombas contra incendios deben tomarse
en consulta con el propietario y la autoridad competente.
Iluminación de emergencia
La norma NFPA 101, Código de Seguridad Vital 9, exige iluminación de emergencia para que, incluso
en caso de pérdida de energía eléctrica en una instalación, los ocupantes dispongan de luz suficiente
para salir del edificio con seguridad. El código ofrece varias opciones para cumplir los requisitos de
energía de reserva.
Fuentes de alimentación de reserva
Algunos lugares requieren fuentes de alimentación de reserva para los sistemas críticos. Por
ejemplo, la norma NFPA 99 para instalaciones sanitarias exige una fuente de alimentación de reserva
en determinadas instalaciones sanitarias.
Los siguientes códigos cubren las fuentes de alimentación de reserva:
- NFPA 110, Norma para sistemas de energía de emergencia y de reserva
- NFPA 111, Norma sobre energía eléctrica almacenada para emergencias y energía de reserva
Incluso cuando las instalaciones no disponen de fuentes de alimentación de reserva completas, se
exige que los sistemas individuales tengan sus propias fuentes de alimentación de reserva, incluidos
los sistemas de protección contra incendios. Los sistemas de iluminación de emergencia son un buen
ejemplo. También es habitual que el AHJ exija fuentes de alimentación de reserva para otras
operaciones, como los sistemas de ventilación, los sistemas de control de humos o los controles de
seguridad de procesos críticos.
Además, muchos otros sistemas de protección contra incendios requieren fuentes de alimentación
de reserva. Algunos ejemplos de estos sistemas son los sistemas de alarma contra incendios y los
sistemas especiales de control de extinción. Los requisitos específicos para estos sistemas de reserva
se encuentran en los códigos correspondientes a estos sistemas. Para el ejemplo del sistema de
alarma, el código pertinente sería NFPA 72, National Fire Alarm Code. Los sistemas de extinción se
abordan en varios códigos de la NFPA, incluidos los siguientes:
- NFPA 11, Norma para espuma de baja expansión
- NFPA 11A, Norma para sistemas de espuma de media y alta expansión
- NFPA 12, Norma sobre sistemas de extinción por dióxido de carbono
- NFPA 12A, Norma sobre sistemas de extinción de incendios con Halón 1301
- NFPA 15, Norma para sistemas fijos de rociado de agua para protección contra incendios
- NFPA 16, Norma para la Instalación de Sistemas de Rociadores de Agua-Espuma y de Rociadores
de Agua-Espuma
- NFPA 17, Norma para sistemas de extinción química seca
- NFPA 17A, Norma para sistemas de extinción química en húmedo
- NFPA 750, Norma sobre sistemas de protección contra incendios por agua nebulizada
- NFPA 2001, Norma sobre sistemas de extinción de incendios con agentes limpios
Equipo eléctrico en ubicaciones peligrosas (clasificadas)
A efectos de especificación de equipos eléctricos, las ubicaciones peligrosas (clasificadas) son
ubicaciones que pueden contener vapores inflamables, polvos inflamables o fibras y partículas
combustibles. El Código Eléctrico Nacional especifica los tipos de equipos eléctricos adecuados para
estas ubicaciones. Sin embargo, no especifica cómo determinar el alcance de las ubicaciones
clasificadas.
Las orientaciones sobre la clasificación de ubicaciones y la selección de equipos eléctricos adecuados
figuran en:
- NFPA 497, Práctica recomendada para la clasificación de líquidos, gases o vapores inflamables y de
ubicaciones peligrosas (clasificadas) para instalaciones eléctricas en áreas de procesos químicos.
-NFPA 499, Práctica recomendada para la clasificación de polvos combustibles y de ubicaciones
peligrosas (clasificadas) para instalaciones eléctricas en áreas de procesos químicos.
Las zonas peligrosas se clasifican por tipo de exposición:
- Clase I para vapores líquidos inflamables;
- Clase II para polvos inflamables; y
- Clase III para fibras combustibles y volantes.
La Clase I se divide en Grupos A, B, C y D en función de la gravedad específica del gas o vapor y de la
energía de ignición requerida. La NFPA 497 indica las clasificaciones para la mayoría de los líquidos.
La Clase II se divide en los Grupos E, F y G, dependiendo de las características del polvo. La NFPA 499
da la clasificación de la mayoría de los polvos.
Las clasificaciones de zonas peligrosas se subdividen a su vez en función de la probabilidad de
exposición al material peligroso. Existen dos sistemas de subdivisión de uso común: el sistema NEC,
más antiguo, y el sistema IEC/NEC, más reciente. El primer sistema tiene Divisiones 1 y 2, el otro
Zonas 0, 1 y 2. (Tenga en cuenta que División 1 y Zona 1 no son equivalentes.) Ambos sistemas están
reconocidos en el último NFPA 70, Código Eléctrico Nacional. 9 Para especificar la división correcta
es necesario saber qué sistema de clasificación se está utilizando.
Muchos tipos de equipos eléctricos son adecuados para ubicaciones peligrosas (clasificadas). El más
conocido es el equipo a prueba de explosiones, que suele utilizarse en zonas que pueden contener
vapores de líquidos inflamables. Los equipos análogos utilizados en zonas que pueden contener
polvo se denominan a prueba de ignición de polvo.
Otro tipo de equipo eléctrico adecuado para ubicaciones peligrosas es el equipo purgado o
presurizado. La norma NFPA 496, Standard for Purged and Pressurized Enclosures for Electrical
Equipment, contiene los requisitos para este tipo de equipos.
Un área potencial de confusión con respecto a los listados eléctricos es si un equipo está listado para
su uso en ubicaciones peligrosas (clasificadas), o si está listado por contener materiales peligrosos.
Un ejemplo es el listado de frigoríficos. Los frigoríficos incluidos en la categoría STRV del Directorio
de equipos para zonas peligrosas de UL son aptos para su uso en zonas peligrosas (clasificadas). Los
frigoríficos listados bajo la categoría SOVQ del Directorio de Equipos Eléctricos y de Utilización de UL
son adecuados para contener líquidos inflamables.
Un área común de malentendidos en el campo eléctrico es lo que constituye un equipo eléctrico
intrínsecamente seguro. La mayoría de los ingenieros conocen el requisito básico de que la energía
del equipo no pueda encender una atmósfera peligrosa. Pero puede que no sepan que el diseño
depende de la división o zona, o cómo determinar las corrientes de fallo. Los requisitos para estos
equipos se especifican en ANSI/UL 913. Los laboratorios de pruebas reconocidos a nivel nacional
clasifican los equipos que cumplen esta norma como intrínsecamente seguros. Los equipos
ordinarios de baja tensión que no estén incluidos en esta lista, incluidas las linternas a pilas, no son
intrínsecamente seguros.
Sistemas de protección eléctrica
Los sistemas de protección eléctrica incluyen sistemas de puesta a tierra, protección contra
sobretensiones y protección contra rayos. Estos sistemas protegen los edificios y su contenido de los
daños eléctricos; también reducen el potencial de ignición eléctrica de un incendio.
Los sistemas de puesta a tierra evitan la acumulación de cargas estáticas que podrían inflamar los
vapores. Pueden diseñarse para proteger los equipos y el personal, y pueden garantizar una calidad
de energía adecuada. Los sistemas de puesta a tierra son una parte esencial de los sistemas de
protección contra sobretensiones y rayos. Véase NFPA 77, Práctica recomendada sobre electricidad
estática.
La protección contra sobretensiones se instala principalmente para proteger los equipos eléctricos
de daños debidos a oscilaciones imprevisibles en el suministro normal de energía eléctrica.
Mantiene una calidad de energía aceptable. Esta protección también puede evitar que los equipos
humeen, se quemen o provoquen un incendio. La protección contra sobretensiones no es lo mismo
que la protección contra rayos.
Los edificios y otras estructuras suelen protegerse contra los rayos, sobre todo en zonas propensas
a que caigan rayos con frecuencia o en estructuras que puedan contener atmósferas inflamables.
Los sistemas tradicionales de protección contra el rayo utilizan receptores (pararrayos), conductores
principales y terminales de tierra para llevar la corriente de impacto a tierra de forma segura.
Las referencias aplicables para la protección contra el rayo son:
- NFPA 780, Norma para la instalación de sistemas de protección contra el rayo
- UL 96A, Norma sobre los requisitos de instalación de sistemas de protección contra el rayo
- LPI-175, Práctica estándar del Instituto de Protección contra el Rayo
Los rayos son extremadamente imprevisibles. En ocasiones, incluso zonas consideradas totalmente
protegidas contra los rayos han sufrido daños. Se reconoce que la protección tradicional contra el
rayo es imperfecta. Entre los métodos no tradicionales de protección contra el rayo se encuentran
la disipación de cargas y los primeros sistemas de emisión de rayos. Estos métodos son
controvertidos y aún no se han incorporado a los códigos tradicionales.
5-4 Mecánica
El solapamiento más conocido entre las disciplinas mecánica y de protección contra incendios se da
en la instalación de sistemas de rociadores convencionales, pero existen otras áreas de interés
mutuo. Los sistemas de protección contra incendios que interactúan con la disciplina mecánica
incluyen:
- Sistemas de protección contra incendios por tuberías;
- Suministro de agua de protección contra incendios;
- Sistemas neumáticos de potencia y control;
- Sistemas de climatización de edificios;
- Sistemas de control y gestión del humo; y
- Sistemas de ventilación de áreas.
Sistemas de protección contra incendios por tuberías
Los sistemas de protección contra incendios por tuberías que se basan en el agua incluyen sistemas
de rociadores de tuberías secas y húmedas, sistemas de rociadores de diluvio y preacción, y sistemas
de rociadores de agua de cabezal abierto y cerrado. Cada tipo de sistema tiene una aplicación
particular.
Los códigos de la NFPA relativos a los sistemas de protección contra incendios a base de agua
incluyen:
- NFPA 11, Norma para espuma de baja expansión
- NFPA 11A, Norma para sistemas de espuma de media y alta expansión
- NFPA 13, Norma para la instalación de sistemas de rociadores
- NFPA 15, Norma para sistemas fijos de rociado de agua para protección contra incendios
- NFPA 16, Norma para la Instalación de Sistemas de Rociadores de Agua-Espuma y de Rociadores
de Agua-Espuma
- NFPA 750, Norma sobre sistemas de protección contra incendios por agua nebulizada
Algunas publicaciones clasifican los sistemas de protección contra incendios por tuberías como
sistemas de rociadores o sistemas especiales de extinción. Los sistemas especiales de extinción
incluyen los sistemas de espuma y agua pulverizada mencionados anteriormente, así como los
sistemas no basados en agua. Los sistemas de protección contra incendios no basados en agua
incluyen CO2, halón, productos químicos secos y húmedos y sistemas de agentes limpios.
Los códigos de la NFPA relativos a los sistemas de protección contra incendios no basados en el agua
incluyen:
- NFPA 12, Norma sobre sistemas de extinción por dióxido de carbono
- NFPA 12A, Norma sobre sistemas de extinción de incendios con Halón 1301
- NFPA 17, Norma para sistemas de extinción química seca
- NFPA 17A, Norma para sistemas de extinción química en húmedo
- NFPA 69, Sistemas de prevención de explosiones
- NFPA 2001, Norma sobre sistemas de extinción de incendios con agentes limpios
También son relevantes los códigos NFPA que cubren características que van más allá de los sistemas
de protección contra incendios por tuberías. El ejemplo más común es NFPA 230, Norma para la
protección contra incendios de almacenes. También se aplicarían otros códigos NFPA relacionados
con la ocupación.
Los listados pertinentes para tuberías, válvulas y otros dispositivos de protección contra incendios
se encuentran en el Directorio de equipos de protección contra incendios de UL. La guía de
homologación FM contiene listados similares, al igual que los directorios publicados por otros
laboratorios de ensayo reconocidos a nivel nacional.
Suministro de agua contra incendios
Los suministros de agua de protección contra incendios incluyen tanques de almacenamiento de
agua, bombas, tuberías subterráneas de protección contra incendios, hidrantes y alimentaciones a
sistemas de rociadores. Los códigos de la NFPA relativos a los suministros de agua contra incendios
incluyen:
- NFPA 13, Norma para la instalación de sistemas de rociadores
- NFPA 14, Norma para la instalación de sistemas de tuberías fijas, hidrantes privados y mangueras.
- NFPA 20, Norma para la instalación de bombas estacionarias para la protección contra incendios
- NFPA 22, Norma sobre depósitos de agua para protección contra incendios privada
-NFPA 24, Norma para la instalación de tuberías privadas de servicios contra incendios y sus
accesorios.
Sistemas neumáticos de potencia y control
En zonas peligrosas (clasificadas) donde deben eliminarse las fuentes de ignición, los sistemas
neumáticos se utilizan a menudo como fuentes de energía para abrir y cerrar puertas o para
posicionar maquinaria. Los sistemas neumáticos también pueden utilizarse para el control de
procesos a fin de eliminar las fuentes de ignición que presentan los paneles de control accionados
eléctricamente.
Un error común es creer que todos los paneles de control de baja tensión son intrínsecamente
seguros. Sin embargo, esto sólo es cierto si el panel está diseñado según normas específicas y está
catalogado como intrínsecamente seguro. (Por último, los sistemas neumáticos pueden utilizarse
para transportar partículas combustibles o no combustibles.
Aunque no existe un código de la NFPA específico para los sistemas neumáticos, más de 50 códigos
de la NFPA los abordan, incluidos los diversos códigos sobre seguridad vital e instalaciones sanitarias.
Los códigos sobre ocupaciones peligrosas, sistemas de extinción y sistemas de alarma y detección
también abordan los sistemas neumáticos.
Dos ejemplos son:
-NFPA 45, Norma sobre protección contra incendios para laboratorios que utilizan productos
químicos.
-NFPA 650, Norma para sistemas de transporte neumático para la manipulación de partículas sólidas
combustibles.
Construcción de sistemas HVA C
El diseño de algunos sistemas de climatización de edificios debe tener en cuenta las características
de protección contra incendios. Un ejemplo es cuando el sistema HVAC da servicio a zonas peligrosas
(clasificadas). Las partes del sistema HVAC que dan servicio a estas zonas deben estar debidamente
aisladas de las que dan servicio a zonas no peligrosas.
A veces, las zonas peligrosas tienen unidades HVAC independientes, que deben ser apropiadas para
el peligro. Otro ejemplo es cuando las zonas de una instalación se mantienen a una presión más alta
que el resto del edificio con el fin de evitar que los vapores o polvos entren en zonas no diseñadas
para ese peligro. Por último, los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado pueden
apagarse para evitar la propagación del humo.
La protección de las calderas que proporcionan la fuente de calor del edificio se aborda en la norma
NFPA 85, Código de peligros para calderas y sistemas de combustión.
Los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado de los edificios suelen adaptarse para
proporcionar algunas funciones de control de humos. Esto contrasta con los sistemas de control de
humos específicos, que se tratan en la sección siguiente.
Los requisitos para los distintos tipos de sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado de
los edificios se recogen en los siguientes códigos de la NFPA:
- NFPA 90A, Norma para la instalación de sistemas de aire acondicionado y ventilación.
- NFPA 90B, Norma para la instalación de sistemas de calefacción y aire acondicionado por aire
caliente.
- NFPA 91, Norma para sistemas de escape para el transporte aéreo de vapores, gases, nieblas y
partículas sólidas no combustibles.
- NFPA 96, Control de la ventilación y protección contra incendios en cocinas comerciales
- NFPA 318, Norma para la protección de salas blancas
Sistemas de control y gestión de humos
NFPA 92A, Recommended Practice for Smoke-Control Systems (Práctica recomendada para sistemas
de control de humos), aborda el control de humos mediante el uso de barreras, flujos de aire y
diferencias de presión para confinar el humo en la zona de origen del incendio y mantener así un
entorno sostenible en otras zonas. Los sistemas de control de humos requieren conductos y/o
cámaras, sistemas de control y lógica de sistemas de control específicamente diseñados.
NFPA 92B, Guía para sistemas de gestión de humos en centros comerciales,
Atrios y grandes áreas, aborda la gestión del humo en espacios de gran volumen no
compartimentados. En lugar de centrarse en el control de la trayectoria de cualquier humo, esta
norma explica cómo determinar a dónde irá el humo en un diseño de edificio determinado. La idea
es diseñar edificios en los que el humo se acumule fuera de las vías de salida. Esta norma se aplica
principalmente a estadios, centros comerciales y atrios.
Los códigos de la NFPA que abordan la generación y ventilación de humo incluyen:
- NFPA 204, Norma de evacuación de humos y calor
- NFPA 262, Standard Method of Test for Flame Travel and Smoke of Wires and Cables for Use in AirHandling Spaces (Método estándar de prueba para la propagación de la llama y el humo de alambres
y cables para uso en espacios de manipulación de aire).
- NFPA 271, Standard Method of Test for Heat and Visible Smoke Release Rates for Materials and
Products Using an Oxygen Consumption Calorimeter (Método estándar de prueba de la velocidad
de liberación de calor y humo visible para materiales y productos utilizando un calorímetro de
consumo de oxígeno).
Sistemas de ventilación
La ventilación mecánica es a menudo necesaria para la protección contra incendios y explosiones en
áreas localizadas. Un ejemplo clásico son los sistemas de ventilación especificados en la norma NFPA
30, Código de líquidos inflamables y combustibles, 9 para salas de dispensación de líquidos
inflamables. Otro ejemplo habitual es la ventilación de seguridad exigida por la norma NFPA 86,
Standard for Ovens and Furnaces, para hornos de secado de vapores inflamables.
Otras aplicaciones para la ventilación de área son alrededor de equipos de proceso que podrían
liberar vapores tóxicos o cancerígenos, o alrededor de cilindros de gases peligrosos almacenados
dentro de una instalación. Los códigos de la NFPA pertinentes para la ocupación abordan requisitos
específicos.
Se requiere ventilación para las salas que albergan bancos de baterías, debido a la posibilidad de
que las baterías generen hidrógeno. Los siguientes códigos cubren los requisitos de ventilación para
las fuentes de alimentación de reserva:
- NFPA 110, Norma para sistemas de energía de emergencia y de reserva
- NFPA 111, Norma sobre energía eléctrica almacenada para emergencias y energía de reserva
A veces se utiliza ventilación especializada para reducir la posibilidad de que los vapores o polvos se
aproximen a concentraciones peligrosas cerca de una zona de proceso. Esto permite el uso de
equipos eléctricos de clasificación menos estricta en esa zona, así como otras fuentes potenciales
de ignición. Dichos sistemas de ventilación deben estar interconectados para que el proceso capaz
de generar vapores o polvos se detenga si el sistema de ventilación no está en funcionamiento.
También se prevén sistemas de ventilación específicos para los sistemas de escape de las cabinas de
pulverización de pintura, sobre los tanques de inmersión y en los bancos de laboratorio que utilicen
materiales peligrosos.
Dos de los muchos códigos de la NFPA que abordan los sistemas de escape de los bancos son:
- NFPA 45, Norma sobre protección contra incendios para laboratorios que utilizan productos
químicos
- NFPA 318, Protección de salas blancas
Otra aplicación de los sistemas mecánicos para la seguridad contra incendios es el venteo por
deflagración de recipientes de proceso. En este caso, el sistema de venteo debe estar diseñado para
soportar la presión máxima prevista desarrollada en una deflagración. La NFPA 68, Guía para el
venteo de deflagraciones, cubre estos sistemas.
Los edificios o las salas también pueden diseñarse para la ventilación de la deflagración. Debe
tenerse en cuenta que ningún tipo de diseño para la deflagración funciona si el material que presenta
el peligro puede detonar. Véase Venteo de deflagración para edificios en la siguiente sección.
5-5 Estructurales
Las preguntas relevantes en materia de protección contra incendios sobre una estructura son:
¿Aumentará la propia estructura la carga combustible de la instalación? En caso afirmativo, ¿cuánto?
En caso negativo, ¿cuánto calor puede soportar la estructura? Si se iniciara un incendio, ¿hasta
dónde podría propagarse? La interfaz entre la protección contra incendios y la ingeniería estructural
incluye las siguientes áreas específicas:
- Combustibilidad/resistencia al fuego de los materiales estructurales de los edificios;
- Ignifugación de elementos estructurales de edificios;
- Índices de resistencia al fuego de las barreras;
- Protección de las aberturas;
- Ventilación de deflagración para edificios; y
- Diseño para inundaciones, terremotos, nieve y viento.
Combustibilidad/resistencia al fuego de los materiales estructurales de los edificios
Ningún material de construcción satisface todas las necesidades posibles. Libra por libra,
La madera es superior para resistir terremotos y otras tensiones estructurales, pero es combustible.
Los materiales incombustibles ligeros fallan rápidamente cuando se exponen al calor. Los materiales
incombustibles pesados son caros y su instalación puede requerir mucha mano de obra. Los
materiales de construcción deben elegirse en función de los códigos aplicables, las condiciones
locales, las necesidades arquitectónicas y los objetivos del propietario.
Los códigos NFPA relevantes para las características estructurales incluyen:
- NFPA 203, Guía para la construcción de cubiertas y tejados
- NFPA 220, Tipos de construcción de edificios
- NFPA 251, Pruebas de fuego de materiales de construcción de edificios
- NFPA 256, Métodos de ensayo de exposición al fuego de cubiertas de tejados
- NFPA 259, Método de prueba del calor potencial de los materiales de construcción
- NFPA 268, Standard Test Method for Determining Ignitability of Exterior Wall Assemblies Using a
Radiant Heat Energy Source (Método de ensayo estándar para determinar la inflamabilidad de
conjuntos de paredes exteriores utilizando una fuente de energía de calor radiante).
Underwriters Laboratories enumera los materiales y sistemas de cubiertas incombustibles en el
Directorio de materiales y sistemas de cubiertas de UL. Las cubiertas con clasificación UL Fire están
clasificadas para exposición interna al fuego. Las cubiertas UL de clase A, B o C están clasificadas
para la exposición al fuego externo. La designación de Clase 1 de la Guía de aprobación FM se aplica
tanto a la exposición al fuego interna como a la externa.
Ignifugación de elementos estructurales de edificios
Si un material de construcción seleccionado no proporciona la resistencia al fuego deseada para una
parte concreta de un edificio, se puede utilizar la ignifugación en esa parte. En el Directorio de
Resistencia al Fuego de Underwriters Laboratories encontrará información sobre la ignifugación de
elementos estructurales de edificios.
Los sistemas de ignifugación para resistir el fuego en combustibles ordinarios se ensayan de acuerdo
con la norma ANSI/UL 263 y figuran en el directorio bajo la categoría BXUV. Cada sistema de
ignifugación se designa mediante una letra de diseño seguida de tres números. La letra especifica el
elemento de construcción (paredes, suelos, techos, vigas, columnas) y el número especifica el tipo
de ignifugación (protección de membrana, aplicación directa, sin protección).
Los sistemas de ignifugación resistentes a los incendios con aumento rápido de la temperatura se
ensayan de conformidad con la norma ANSI/UL 1709 y figuran en el directorio bajo la categoría
BYBU. La designación del sistema es la misma que para los sistemas ANSI/UL 263, salvo que se añade
la letra R después de la primera letra. El ingeniero debe asegurarse de especificar la exposición al
fuego correcta (aumento de temperatura ordinario o rápido) para el edificio en cuestión. Como
alternativa al uso de sistemas listados, las clasificaciones de resistencia al fuego pueden calcularse a
partir de principios básicos. Sin embargo, debe utilizarse la exposición al fuego correcta.
La guía de homologación FM contiene información similar a la de los directorios UL, al igual que los
listados publicados por otros laboratorios de ensayo reconocidos a nivel nacional.
Resistencia al fuego de las barreras
Los muros resistentes al fuego o muros barrera se utilizan a veces para dividir los edificios en zonas
de incendio separadas. Los muros cortafuegos se utilizan por varias razones, entre ellas:
- Dividir los espacios en zonas para distintos inquilinos;
- Separar las vías de evacuación de otras zonas del edificio;
- Separar las zonas de oficinas, fabricación y almacenamiento;
- Dividir los edificios de fabricación en zonas de diferentes ocupaciones o procesos;
- Separar las zonas de servicio (salas de calderas, salas de transformadores) del resto de una
instalación;
- Separar las ocupaciones de alta peligrosidad (cámaras acorazadas para líquidos inflamables) del
resto de una instalación; o bien
- Subdividir una gran superficie de ocupación similar para limitar las posibles pérdidas por incendio.
Los códigos NFPA relativos a muros cortafuegos y muros cortafuegos son:
- NFPA 221, Muros cortafuegos y muros cortafuegos
- NFPA 251, Pruebas de fuego de materiales de construcción de edificios
Consulte también el directorio de resistencia al fuego de Underwriters Laboratories, la guía de
homologación FM y los listados publicados por otros laboratorios de ensayo reconocidos a nivel
nacional.
Protección de aberturas
El paso de personas y materiales por una instalación requiere que las paredes interiores tengan
aberturas. El paso de los servicios públicos a través de una instalación a veces requiere penetraciones
en la pared. Las aberturas y penetraciones en las paredes cortafuegos necesitan una protección que
proporcione una resistencia al fuego comparable a la de la pared.
Existen muchos tipos de protección para las aberturas, entre ellos los siguientes:
- Puertas cortafuegos;
- Ensamblajes con vidrio resistente al fuego;
- Persianas cortafuegos para aberturas de cintas transportadoras y otras aberturas pequeñas;
- Compuertas cortafuegos para conductos; y
- Materiales ignífugos para sellar las penetraciones de conductos, tuberías y cables.
Tenga en cuenta que, en el sentido estricto del término, un verdadero muro cortafuegos (en
contraposición a un muro de barrera contra incendios) debe ser autoportante y no puede tener
penetraciones. Esto es así para que el derrumbe de un edificio en un lado del muro no afecte al otro
lado. Los verdaderos muros cortafuegos pueden tener aberturas protegidas, pero deben reducirse
al mínimo.
Los siguientes códigos de la NFPA abordan la protección contra aperturas:
- NFPA 80, Norma para puertas y ventanas cortafuegos
- NFPA 252, Pruebas de incendio de conjuntos de puertas
- NFPA 257, Pruebas de incendio de conjuntos de ventanas
El Directorio de Materiales de Construcción de Underwriters Laboratories incluye las puertas
cortafuegos en la categoría GSNV y las compuertas cortafuegos en la categoría EMME. El directorio
de resistencia al fuego de Underwriters Laboratories enumera la protección contra penetraciones
cortafuegos en los sistemas cortafuegos pasantes (XHEZ), materiales de relleno de huecos o
cavidades (XHHW) y dispositivos cortafuegos (XHJI). UL también enumera los sistemas de contención
de incendios perimetrales (XHDG). La guía de homologación FM enumera sistemas similares para la
protección de aperturas, al igual que otros laboratorios de ensayo reconocidos a nivel nacional.
Ventilación por deflagración para edificios
El venteo por deflagración limita los daños estructurales del edificio al permitir que una parte
intencionadamente débil del edificio explote dejando intacto el resto de la estructura. La ventilación
por deflagración suele instalarse en salas de almacenamiento o distribución de líquidos inflamables
o en edificios que contienen procesos peligrosos.
El venteo de deflagraciones suele denominarse venteo de explosiones, pero es un término
equivocado. En las deflagraciones, la propagación de la zona de combustión es inferior a la velocidad
del sonido. En las detonaciones, la propagación de la zona de combustión es mayor que la velocidad
del sonido. Las deflagraciones pueden ventilarse con éxito en recintos de baja resistencia, mientras
que las detonaciones no.
NFPA 68, Guía para el venteo de deflagraciones. La NFPA 69, Norma sobre sistemas de prevención
de explosiones, también trata sobre el venteo de deflagraciones. Incluye información sobre sistemas
de supresión de deflagraciones y contención de la presión de deflagración.
Los códigos NFPA que abordan cuándo se debe proporcionar ventilación de deflagración incluyen,
entre otros, los siguientes:
- NFPA 15, Norma para sistemas fijos de rociado de agua para protección contra incendios
- NFPA 30, Líquidos inflamables y combustibles Código 9
- NFPA 30B, Código para la fabricación y almacenamiento de productos en aerosol
NFPA 33, Norma para la aplicación por pulverización con materiales inflamables o combustibles
- NFPA 35, Norma para la fabricación de revestimientos orgánicos
- NFPA 45, Norma sobre protección contra incendios para laboratorios que utilizan productos
químicos
- NFPA 61, Norma para la Prevención de Incendios y Explosiones de Polvo en Instalaciones Agrícolas
y de Productos Alimenticios.
- NFPA 86, Norma para hornos y calderas
- NFPA 91, Norma para sistemas de escape para el transporte aéreo de vapores, gases, nieblas y
partículas sólidas no combustibles.
- NFPA 318, Norma para la protección de salas blancas
- NFPA 654, Norma para la Prevención de Incendios y Explosiones de Polvo procedentes de la
Fabricación, Procesamiento y Manipulación de Partículas Combustibles.
- NFPA 664, Norma para la Prevención de Incendios y Explosiones en Instalaciones de Procesado y
Transformación de la Madera.
La mayoría de los códigos de la NFPA relativos a materiales explosivos, oxidantes, peróxidos y
metales combustibles también abordan el venteo por deflagración. Consulte la Sección 2 de este
capítulo para obtener listas de dichos códigos.
Diseño para inundaciones, terremotos, nieve y viento
Las inundaciones, los terremotos, la nieve y el viento son factores que preocupan a los ingenieros
de protección contra incendios, ya que estos riesgos naturales pueden provocar incendios o dejar
fuera de servicio importantes sistemas de protección contra incendios. Cualquiera de estos riesgos
también puede ralentizar o impedir la respuesta de los servicios de emergencia a una instalación,
incluidos los servicios de extinción de incendios.
Además de los códigos de construcción, muchos códigos de la NFPA contienen características de
diseño destinadas a mitigar los efectos de los peligros naturales. Muchos de los códigos NFPA
enumerados en las Secciones 2 y 4 de este capítulo abordan estos peligros.
Las inundaciones pueden provocar la pérdida de energía eléctrica e inutilizar los sistemas de alarma,
los sistemas de seguridad, los controles de seguridad de los procesos y otros equipos eléctricos
esenciales para la seguridad contra incendios. Las inundaciones también pueden arrastrar los
tanques, incluidos los que contienen el suministro de agua para la protección contra incendios y el
combustible para las bombas de incendio accionadas por motor. Por lo tanto, el diseño estructural
y la disposición sensata de las instalaciones cercanas a llanuras aluviales son una parte importante
de los programas de prevención de incendios de las instalaciones.
Además de los códigos enumerados en la Sección 2 de este capítulo, los códigos de la NFPA que
abordan el diseño para la protección contra inundaciones incluyen:
- NFPA 1, Código de prevención de incendios
- NFPA 20, Norma para la instalación de bombas estacionarias para la protección contra incendios
-NFPA 30, Líquidos inflamables y combustibles Código 9
-NFPA 70, Código Eléctrico Nacional 9
-NFPA 75, Norma para la protección de equipos informáticos y de procesamiento de datos.
-NFPA 99, Norma para instalaciones sanitarias
Muchos otros códigos de la NFPA también contienen disposiciones para la protección de edificios,
salas, equipos y sistemas de protección contra incendios contra los efectos de las inundaciones.
Un diseño estructural adecuado de los edificios para su resistencia a los terremotos es esencial para
lograr la resistencia a los terremotos de los sistemas fijados a la estructura, incluidos los sistemas de
tuberías. Los terremotos pueden romper las tuberías de gas combustible, lo que es una causa muy
común de incendios y explosiones. Los numerosos códigos de la NFPA que regulan los gases
combustibles comprimidos y licuados contienen disposiciones de diseño antisísmico.
Los terremotos también pueden romper las tuberías de protección contra incendios, dejando estos
sistemas fuera de servicio. Si no se puede aislar la rotura, se reduce el agua disponible para otros
sistemas de protección contra incendios o para la extinción manual.
Los terremotos pueden causar muchos otros problemas relacionados con la protección contra
incendios, como la rotura de tanques de almacenamiento de líquidos inflamables y de tanques que
contienen agua de protección contra incendios. Los daños causados por los terremotos también
pueden restringir la accesibilidad al lugar por parte de los equipos de respuesta a emergencias.
La mayoría de los códigos que regulan la instalación de sistemas de protección contra incendios por
tuberías contienen disposiciones sobre su diseño para resistir terremotos. NPFA 13, Norma para la
instalación de sistemas de rociadores, es el ejemplo más conocido de un código para sistemas de
protección contra incendios por tuberías que contiene disposiciones de diseño antisísmico. Otros
códigos que contienen tales disposiciones son los enumerados en la sección 4 de este capítulo.
Los peligros del viento incluyen vientos fuertes, monzones, tornados y huracanes. Las tormentas de
viento también pueden provocar daños por agua, ya sea por lluvia impulsada por el viento,
escorrentía de aguas pluviales o inundaciones. El viento puede derribar líneas eléctricas y tanques
elevados. Los árboles caídos pueden dañar edificios, equipos de proceso y tanques de
almacenamiento. Al igual que las inundaciones y los terremotos, las tormentas de viento pueden
provocar incendios y afectar a los sistemas de protección contra incendios.
Los códigos de construcción contienen las características de diseño estructural para inundaciones,
terremotos y vientos, así como para nieve, hielo y otras cargas. Un exceso de nieve y hielo puede
provocar el derrumbe del tejado, lo que rompería cualquier tubería de protección contra incendios
en la zona derrumbada.
La mayoría de los códigos de edificación utilizados actualmente en EE.UU. ya incorporan las
disposiciones de ASCE-7, Cargas mínimas de diseño para edificios y otras estructuras. Se espera que
las nuevas ediciones de los códigos de edificación existentes y los nuevos códigos de edificación
nacionales adopten ASCE 7-2002.
6: Protección contra incendios para edificios nuevos y existentes
6-1 El proceso de diseño
Los edificios se diseñan para satisfacer muchas necesidades. Deben tener un espacio determinado,
alojar a un número concreto de ocupantes y cumplir unas funciones concretas. También deben
disponer de sistemas eléctricos, mecánicos y de ventilación para apoyar las operaciones previstas.
Los sistemas estructurales, eléctricos y mecánicos se diseñan para satisfacer estas necesidades y
cumplir la normativa vigente. Cada disciplina se coordina según sea necesario para cumplir los
objetivos del proyecto.
Cumplir los objetivos de protección contra incendios requiere el mismo tipo de coordinación. La
protección contra incendios debe integrarse en el proceso de diseño y coordinarse a lo largo de toda
la construcción. Esto es así tanto si se proyecta un edificio nuevo como si se realizan cambios en uno
existente. Como miembro del equipo de diseño, el ingeniero de protección contra incendios puede
ayudar a identificar y resolver los problemas de protección contra incendios y evitar que afecten
negativamente al proyecto.
En ocasiones, el enfoque de diseño de la protección contra incendios es diferente para las nuevas
construcciones que para los edificios existentes, pero los principios de diseño subyacentes son los
mismos. Para integrar eficazmente la protección contra incendios es necesario estar muy
familiarizado con la construcción, distribución y ocupación del edificio y conocer las funciones que
se espera que cumplan los sistemas de protección contra incendios. (Véase el capítulo 2.)
Los proyectos de nueva construcción suelen ser más sencillos que los de modificación de edificios
existentes. En lugar de tener que adaptarse a lo que ya existe, cada disciplina de ingeniería puede
partir de los diseños reconocidos como más apropiados.
El diseño óptimo suele ser factible; si no lo es, suele ser fácil desarrollar diseños alternativos.
Realizar cambios en edificios existentes puede suponer un reto de diseño para todas las disciplinas
de ingeniería. Cada cambio propuesto puede afectar a todas las demás disciplinas, incluida la
protección contra incendios. Por eso la coordinación es muy importante en los proyectos que
implican cambios en edificios existentes.
A veces no es factible adaptar los edificios existentes a los códigos de construcción prescriptivos
actuales. En este caso, se pueden utilizar alternativas de diseño de protección contra incendios
basadas en el rendimiento para lograr un nivel de protección equivalente al especificado en el código
vigente. Las demás disciplinas de ingeniería también pueden utilizar alternativas basadas en el
rendimiento para alcanzar el objetivo de las disposiciones prescriptivas que no pueden cumplirse de
otro modo. En todos los casos, las alternativas basadas en el rendimiento deben coordinarse con las
demás disciplinas. Y en todos los casos, estas alternativas son mejor desarrolladas por ingenieros
licenciados en la disciplina apropiada.
Los estudios combinados de arquitectura e ingeniería suelen ser los profesionales principales en
proyectos de construcción de gran envergadura. Los estudios de arquitectura suelen ser los
profesionales principales en proyectos de nueva construcción de tamaño moderado, y las empresas
consultoras de ingeniería suelen ser los profesionales principales en proyectos de renovación. Sin
embargo, esto puede variar de un proyecto a otro. Lo importante es que el profesional principal
coordine los diseños de todas las disciplinas, incluida la protección contra incendios, y ayude a
integrar estos diseños en el proyecto.
6-2 Nueva construcción
Aunque los proyectos de nueva construcción pueden presentar menos restricciones de diseño
iniciales, también presentan más opciones de diseño potenciales. Para tomar estas decisiones es
necesario investigar cuestiones como los emplazamientos potenciales, las opciones de diseño de
edificios y procesos, y otras cuestiones. El ingeniero de protección contra incendios investigará los
suministros de agua para la protección contra incendios, los servicios de alarma disponibles, las
capacidades del cuerpo de bomberos, el drenaje del emplazamiento, las exposiciones al fuego, los
requisitos jurisdiccionales especiales y otras características que puedan afectar al diseño de la
protección contra incendios.
En este punto, el ingeniero de protección contra incendios determina si el diseño prescriptivo
habitual de protección contra incendios se adapta mejor al proyecto. Este suele ser el caso. A
continuación, el ingeniero de protección contra incendios aplica el diseño prescriptivo al tiempo que
coordina las características de todos los códigos pertinentes con las demás disciplinas.
Para aplicar un diseño basado en el rendimiento, el ingeniero de protección contra incendios debe
conocer las metas y objetivos especificados por el propietario. A continuación, debe demostrarse
que todos los diseños de sistemas cumplen estas metas y objetivos.
La parte más complicada del diseño de la protección contra incendios es que depende de la
construcción, distribución y ocupación del edificio, así como de los sistemas mecánicos, eléctricos y
de procesos del edificio. Por lo tanto, cada vez que cualquier otra disciplina modifica un diseño, hay
que revisar la protección contra incendios. Por ello, la protección contra incendios debe coordinarse
a lo largo de todo el proyecto.
La coordinación es igualmente importante en los diseños prescriptivos y en los basados en
prestaciones. En un diseño prescriptivo, el requisito de instalar mangueras puede aplicarse cuando
la superficie de incendio por planta supere una cantidad determinada. Un diseño inicial del edificio
puede controlar estas áreas añadiendo barreras cortafuegos y puertas a los pasillos de cada planta.
Si en una revisión posterior del diseño se eliminan las puertas, será necesario instalar mangueras.
Las tuberías de suministro de agua de protección contra incendios a las mangueras deberán
dimensionarse y colocarse. Lo mejor es hacerlo lo antes posible en el diseño.
En un diseño basado en el rendimiento, cualquier cambio en el edificio puede afectar a si los sistemas
de protección contra incendios cumplen las especificaciones de rendimiento del propietario. Reducir
el tamaño de un atrio puede afectar a la visibilidad durante la salida de los ocupantes. Puede que
haya que rediseñar el sistema de control de humos. La cantidad de materiales combustibles en una
zona determinada puede aumentar al cambiar los materiales de construcción, la distribución de las
salas, la ocupación o las ubicaciones de almacenamiento. Todos estos cambios requerirían volver a
comprobar el funcionamiento de los sistemas de rociadores, si los hubiera, o volver a comprobar el
funcionamiento de otros sistemas del edificio. Alternativamente, puede cambiarse la configuración
de los materiales combustibles.
El capítulo 4 aborda las cuestiones de coordinación que acompañan al diseño de protección contra
incendios basado en el rendimiento. El capítulo 5 aborda las cuestiones de coordinación de los
códigos, que se aplicarían principalmente a los diseños prescriptivos. Sin embargo, estas cuestiones
de coordinación de códigos también se aplicarían a las equivalencias basadas en el rendimiento; y
también podrían aplicarse a algunos diseños basados en el rendimiento.
6-3 Edificios existentes
Incluso los cambios aparentemente no relacionados con la protección contra incendios pueden
afectar al diseño del sistema de protección contra incendios. Desplazar muros cortafuegos puede
afectar al tamaño y valor de las áreas de incendio, lo que a su vez puede afectar al nivel de protección
requerido. El desplazamiento de paredes o tabiques no clasificados puede afectar a la cobertura
local de los rociadores o detectores. El cambio de la distribución del edificio puede afectar a las
disposiciones relativas a los medios de salida.
Deben tenerse en cuenta incluso los cambios que no afecten a la estructura o disposición del edificio.
Algunos ejemplos son los cambios en las cantidades o la ubicación del almacenamiento, o los
cambios en la ocupación. Otros ejemplos son los cambios en los acabados interiores, los equipos de
proceso o la ventilación del edificio.
El desarrollo de un diseño eficaz de protección contra incendios requiere abordar la gestión del
cambio tanto durante el proceso de diseño como una vez finalizado el proyecto. La gestión del
cambio incluye muchas cuestiones conocidas, como los cambios en:
- Construcción de edificios;
- Disposición del edificio;
- Sistemas de construcción;
- Ocupación;
- Diseño del proceso; y
- Configuración de almacenamiento.
Muchos proyectos en edificios existentes implican este tipo de cambios. Podría considerarse que
algunos proyectos de renovación de edificios no implican cambios significativos en el diseño. Tales
proyectos pueden incluir este tipo de actividades:
- Sustitución de materiales de construcción o sistemas de edificación existentes por materiales o
sistemas esencialmente iguales;
- Utilizar el mismo tipo de construcción, planos de planta, sistemas de ventilación o sistemas de
protección existentes en las nuevas zonas.
* Selección de materiales o sistemas "comparables" o "similares".
Puede que estas actividades no se consideren cambios que requieran gestión. Sin embargo, su
gestión es importante al menos por tres razones. En primer lugar, lo que un fabricante considera "lo
mismo" puede presentar diferencias que afecten al cumplimiento de los objetivos de diseño. Los
métodos de fabricación pueden cambiar, al igual que los espesores especificados o los factores de
seguridad. También pueden cambiar elementos como tornillos, filtros, juntas y otros accesorios.
En segundo lugar, aunque todo sea exactamente igual, hay que preguntarse si eso es apropiado para
la nueva instalación. Se trata de una oportunidad para desarrollar objetivos nuevos y más
pertinentes. En tercer lugar, aunque sea conveniente que todo siga igual, el propio proceso de
construcción introduce cambios temporales que deben abordarse. Todos estos factores pueden
afectar al diseño de la protección contra incendios.
El proceso de diseño de la protección contra incendios para proyectos en instalaciones existentes
debe seguir los siguientes pasos"
- Encontrar y revisar las bases de diseño de protección contra incendios existentes.
- Si no se dispone de la base de diseño, analice la construcción existente del edificio, los sistemas
del edificio, la ocupación y los sistemas de protección contra incendios.
- Documentar los objetivos de las nuevas instalaciones.
- Determine los cambios necesarios para alcanzar los nuevos objetivos.
- Analizar los efectos de los cambios previstos.
- Determinar si el diseño prescriptivo o el basado en el rendimiento será el más adecuado para el
proyecto.
- Considerar el uso de combinaciones de diseños prescriptivos y basados en el rendimiento.
El diseño de la protección contra incendios puede resultar especialmente complicado en
determinados tipos de reformas de edificios existentes. Algunos ejemplos comunes serían la
renovación de edificios con limitaciones de espacio y la renovación de edificios históricos
manteniendo su carácter. Estos tipos de renovaciones suelen requerir un diseño basado en el
rendimiento o alternativas de diseño basadas en el rendimiento a las disposiciones del código
prescriptivo.
Entre los códigos de la NFPA relevantes para los edificios históricos se incluyen:
- NFPA 909, Código para la protección de los recursos culturales
- NFPA 914, Código de protección contra incendios de estructuras históricas
Los siguientes artículos de la revista Fire Protection Engineering describen cómo se utilizó el diseño
basado en el rendimiento o las alternativas de diseño basadas en el rendimiento en proyectos de
renovación de edificios:
Primer número (invierno de 1999):
"Fire Protection for the Star-Spangled Banner", por Michael J. Rzeznik, P.E. Proteger las frágiles fibras
de esta bandera histórica exigía una combinación especialmente diseñada de sistemas de
prevención y extinción de incendios.
Número 2 (primavera de 1999):
"Rehabilitating Existing Buildings", por John M. Watts, Jr., Ph.D. El diseño basado en el rendimiento
puede preservar el carácter de los edificios históricos a la vez que proporciona un nivel de protección
comparable al del código vigente.
Número 5 (invierno de 2000):
"Control de humos en Small Atria", por Kurt Ruchala, P.E. Un código de equivalencia basado en el
rendimiento satisface las necesidades de esta residencia universitaria renovada de tres plantas.
Número 8 (otoño de 2000):
"Análisis basado en el rendimiento de un museo histórico", por Andrew Bowman. La renovación de
un importante museo histórico exigía un análisis de la seguridad contra incendios basado en el
rendimiento.
Número 14 (primavera de 2002):
"Application of a Systematic Fire Safety Evaluation Procedure in the Protection of Historic Property",
por Alexander G. Copping, Ph D. Se aplica un procedimiento de evaluación sistemática a iglesias
históricas. Véase también el artículo "Fire Protection Performance Evaluation for Historic Buildings",
por John M. Watts, Jr., Journal of Fire Protection Engineering, Vol. 11, Nº 4 (2001).
7: Redacción de especificaciones de protección contra incendios
7-1 Coordinación del pliego de condiciones
Los pliegos de condiciones abarcan todas las disciplinas de un proyecto. La mayoría de las
especificaciones tienen divisiones estándar para los trabajos de obra y los elementos estructurales
del edificio, así como para los sistemas mecánicos y eléctricos. Otros sistemas, como los de
almacenamiento y recuperación automatizados o los de control de procesos, tienen a veces sus
propias divisiones para un proyecto concreto. Los sistemas de protección contra incendios casi
siempre se integran en las divisiones existentes del proyecto. Los elementos de protección contra
incendios incluidos en las especificaciones del proyecto son los siguientes:
- Construcción de edificios;
- Disposición del edificio;
- Peligros especiales de incendio/explosión;
- Sistemas de detección/alarma;
- Suministro de agua de protección contra incendios;
- Sistemas de aspersión;
- Sistemas especiales de extinción;
- Protección contra la exposición; y
- Características de prevención de incendios.
Otras disciplinas también cubren algunas de estas características, por lo que las especificaciones del
proyecto deben coordinarse. En el capítulo 5 se enumeran los códigos, normas y otras referencias
de protección contra incendios pertinentes para cada característica.
Construcción de edificios
Esta categoría abarca los materiales estructurales de construcción y su disposición, así como los
materiales de acabado interior y sus características. Incluye las siguientes características:
- Combustibilidad de los materiales estructurales;
- Índices de resistencia al fuego de los materiales estructurales;
- Tamaños, ubicaciones y clasificaciones de las áreas de incendio;
- Protección de aberturas y penetraciones;
- Ignifugación de edificios y otras estructuras;
- Propagación de llamas de materiales de acabado interior; y
- Cantidades y ubicaciones de los materiales de acabado interior.
Distribución del edificio
Las especificaciones del proyecto deben indicar los supuestos subyacentes que se incorporan a la
distribución del edificio y se muestran en los planos del proyecto. La distribución del edificio debe
cumplir los requisitos básicos para la salida de los ocupantes y la seguridad de la vida. Estos
supuestos incluyen:
- Uso y ocupación del edificio;
- Clasificación de la ocupación según los códigos aplicables;
- Clasificación de peligrosidad según los códigos aplicables; y
- Número de ocupantes que se alojarán.
Peligros especiales de incendio/explosión
Todos los edificios presentan riesgos particulares de incendio y/o explosión. Algunos son comunes a
muchos edificios, otros son característicos de una ocupación concreta y otros son exclusivos de un
edificio. Estos riesgos deben identificarse para poder planificar la construcción y distribución
adecuadas del edificio, y para poder especificar los sistemas especiales de protección contra
incendios apropiados. Dichos riesgos incluyen:
- Peligros asociados a los servicios de construcción;
- Almacenamiento de mercancías ordinarias;
- Almacenamiento y uso de materiales peligrosos; y
- Procesos químicos peligrosos.
Los riesgos asociados a los servicios públicos de los edificios incluyen los relacionados con la
combustión de los equipos de calefacción y con los riesgos relacionados con la electricidad. Las
especificaciones abordan estos riesgos detallando las protecciones contra la combustión y la
disposición de los sistemas eléctricos. La carga de fuego y la posibilidad de largos periodos de
inactividad que presentan los cables agrupados también pueden abordarse especificando dónde y
cómo se tenderán y qué protección se les proporcionará.
Como se ha comentado en el Capítulo 5, los peligros de los materiales pueden incluir la
combustibilidad, la inflamabilidad, la explosividad o la reactividad. También pueden incluir otros
peligros agravados por el fuego, como la toxicidad, la radiactividad, la actividad biológica y la
capacidad de contaminar el medio ambiente. Los peligros de los materiales también se ven muy
afectados por su configuración. Por ejemplo, almacenar productos en capullos de espuma o
presurizar líquidos en latas de aerosol aumenta el peligro. Por último, los peligros derivados del uso
de materiales se derivan de calentarlos, enfriarlos, presurizarlos, agitarlos o atomizarlos.
Sistemas de detección y alarma
Los sistemas de detección pueden estar asociados a sistemas de protección contra incendios, o
pueden ser independientes. Tanto los sistemas de detección como los de protección contra
incendios pueden (y deben) estar conectados a un sistema de alarma contra incendios. Las
especificaciones del proyecto indican qué tipo de detección y protección se proporcionará y qué
parámetros controlará el sistema de alarma contra incendios de la instalación. Entre las
características del sistema que deben tenerse en cuenta se incluyen las siguientes
- Tipo de detección automática y en qué zonas;
- Control de los sistemas de protección contra incendios del edificio;
- Supervisión de edificios, equipos, procesos y peligros para detectar condiciones fuera de lo normal;
- Transmisión de alarmas a una central receptora de alarmas; y
-Evacuación de los ocupantes.
Las especificaciones deben incluir información sobre cualquier sistema que sea programable,
incluida la forma en que se va a programar y quién tendrá autoridad para cambiar la programación.
También deben incluir cómo se documentará la programación original y cualquier cambio que se
haga en ella.
Otra cuestión que a veces deben abordar las especificaciones son los sistemas combinados de
alarma contra incendios y seguridad. Los paneles de alarma digitales actuales pueden supervisar
muchas más condiciones de las que puede asimilar un operador humano. Para garantizar una
respuesta rápida a las alarmas de incendio, el panel combinado debe programarse para dar la
máxima prioridad a las alarmas de incendio y no permitir que se desactiven o borren de la pantalla.
Suministro de agua contra incendios
Hay que especificar muchas características del suministro de agua de protección contra incendios.
El primer paso consiste en determinar la adecuación y fiabilidad de los suministros de agua
disponibles para la protección contra incendios. A continuación, las especificaciones abordarán
cómo canalizar los suministros a los sistemas de protección contra incendios y si es necesario
aumentarlos mediante bombas, depósitos o suministros alternativos. Entre las cuestiones a tener
en cuenta se incluyen:
- Ubicación y número de suministros de agua;
- Ubicación, número, espaciado y tipo de hidrantes;
- Ubicación de las entradas de los aspersores;
- Ubicación de las válvulas de control y seccionales;
- Ubicación de las conexiones de los bomberos;
- Suministros dedicados a la protección contra incendios o de uso combinado; y
- Necesidad de varios suministros independientes para mayor fiabilidad.
Sistemas de aspersión
Este es el aspecto de la protección contra incendios que la mayoría de arquitectos e ingenieros están
acostumbrados a especificar. Las especificaciones del sistema de rociadores incluyen:
- Tipo de tubería y accesorios;
- Ubicación, espaciado y tipo de perchas;
- Ubicación y tipo de válvulas de control;
- Otras válvulas que deban utilizarse, como válvulas antirretorno, válvulas antirretorno de alarma y
desconectores;
- Tipo de cabezas;
- Distancia entre cabezas;
- Clasificación de peligrosidad del sistema;
- Diseño hidráulico del sistema;
- Ubicación de la conexión con el servicio de bomberos; y
- Ubicación del elevador del rociador.
La selección de los aspersores es más compleja que nunca debido al creciente número de variedades
que se fabrican en la actualidad. Para ello es necesario conocer los usos y limitaciones de los
cabezales disponibles en la actualidad. La especificación del diseño hidráulico de los sistemas de
rociadores se complica por el hecho de que estos sistemas pueden basarse en el rendimiento y no
dependen de los diseños prescriptivos con los que muchos ingenieros se han familiarizado. Véase el
capítulo 3.
Sistemas especiales de extinción
Los sistemas especiales de extinción proporcionan protección adicional para riesgos especiales de
incendio y explosión cuando la construcción del edificio, la disposición del mismo y las características
del sistema de rociadores no mitigan suficientemente el riesgo potencial. Los sistemas especiales de
extinción se utilizan principalmente para proteger operaciones en las que intervienen líquidos
inflamables o combustibles. Tienen muchos otros usos.
La especificación de un sistema especial de extinción requiere determinar lo siguiente:
- Naturaleza y alcance de los peligros en la instalación;
- Valores en riesgo por los peligros de la instalación;
- Qué peligros requieren una protección especial;
- Detectores con una capacidad de respuesta adecuada al peligro;
- Lógica adecuada del sistema de control para el funcionamiento del sistema de extinción;
- Función del sistema de extinción (control de incendios, extinción de incendios, protección contra
la exposición, inertización, supresión de chispas, supresión de explosiones, etc.);
-Agentes extintores eficaces para el material que puede arder;
-Base de diseño del sistema (tasa por volumen, tasa por área, aplicación local);
- Diseño hidráulico apropiado para el agente y el peligro seleccionados; y
- Sistema adecuado de almacenamiento y suministro del agente.
Actualmente se utilizan muchos tipos de agentes en sistemas de extinción especiales. Los ingenieros
de protección contra incendios están familiarizados con la mejor manera de aplicar estos agentes a
los riesgos particulares de una instalación.
Protección contra la exposición
La protección contra la exposición se proporciona a los edificios que pueden estar expuestos a
incendios procedentes de fuentes externas. Las fuentes de incendios de exposición pueden incluir:
- Incendio en edificios o estructuras del mismo recinto;
- Incendio en edificios o estructuras fuera de los locales;
- Incendio o explosión en equipos exteriores de distribución eléctrica;
- Incendios forestales o de matorrales
- Rayos.
La protección contra la exposición puede lograrse mediante la separación, la ignifugación, el diseño
de equipos especiales o sistemas de rociado de agua. La protección frente a peligros únicos, como
los rayos, se consigue con sistemas de protección especialmente diseñados.
Prevención de incendios
Muchos dispositivos de protección contra incendios instalados en los edificios evitan que se
produzca un incendio en lugar de controlarlo o extinguirlo. Algunos ejemplos de elementos de
prevención de incendios son:
- Protecciones contra la combustión en equipos alimentados por combustible;
- Equipos de calefacción para zonas peligrosas;
- Material eléctrico para zonas peligrosas;
- Dique/drenaje para líquidos y escorrentía de agua de protección contra incendios;
- Diseño de procesos a prueba de fallos;
- Supervisión del proceso y enclavamientos: presión, temperatura, nivel, caudal, concentración y
otros parámetros del proceso.
- Conexión y puesta a tierra para controlar la electricidad estática.
Al igual que los sistemas de protección contra incendios, los elementos de prevención de incendios
deben especificarse como parte del proyecto de construcción y coordinarse con las demás
disciplinas.
Un buen ejemplo de un problema de coordinación de la protección contra incendios que abarca
muchas disciplinas es el sellado de las penetraciones de los muros cortafuegos.
El ingeniero de protección contra incendios debe confirmar que esto se tiene en cuenta para el
cableado eléctrico y de comunicaciones, conductos, agua potable y tuberías de proceso, así como
para las tuberías y el cableado de protección contra incendios. Las descripciones de estos elementos
suelen estar repartidas en muchas secciones diferentes de las especificaciones del proyecto.
Se suelen utilizar dos sistemas principales para organizar las especificaciones del proyecto.
Cualquiera de ellos requiere que se coordinen las especificaciones de protección contra incendios.
Un sistema utiliza las especificaciones tradicionales del proyecto y el otro utiliza una sección
especial" División 13 - Construcciones Especiales. Las dos secciones siguientes describen estos
sistemas.
Se está desarrollando un nuevo sistema para organizar las especificaciones de los proyectos. La
última sección de este capítulo describe el nuevo sistema.
7-2 Pliego de condiciones tradicional
El formato de especificaciones más utilizado es el del Instituto de Especificaciones de la Construcción
(CSI). El uso de un formato uniforme ayuda a encontrar especificaciones para las características
estándar de cada proyecto. Sin embargo, esta normalización no suele incluir todos los aspectos de
protección contra incendios de un proyecto.
La Construction Sciences Research Foundation, Inc. (CSRF), una fundación de investigación fundada
por el CSI, desarrolló SPECTEXT | Master Guide Specifications que proporciona especificaciones
maestras en formato CSI. Existen muchas otras versiones de especificaciones electrónicas en
formato CSI. La mayoría de las empresas de arquitectura y arquitectura y urbanismo utilizan
especificaciones electrónicas estándar y las adaptan a cada proyecto.
El formato CSI es el siguiente:
Especificaciones
División
01
02
03
04
05
06
07
Asunto
Requisitos generales
Construcción
Hormigón
Albañilería
Metales
Madera y plásticos
Protección de edificios
08
09
10
11
12
13
14
15
16
Puertas y ventanas
Acabados
Especialidades
Equipamiento
Mobiliario
Construcción especial
Sistemas de transporte
Sistemas mecánicos
Sistemas eléctricos
La división de Requisitos Generales abarca el acceso a la obra y la seguridad, el calendario de
construcción y todos los requisitos contractuales del proyecto. Esta división suele incluir
disposiciones sobre sustituciones y requisitos de aceptación, incluidas las pruebas.
La División 7, Protección del edificio, se utiliza para especificar la protección térmica y contra la
humedad del edificio. La División 10, Especialidades, incluye elementos como accesorios para aseos
y baños, persianas, taquillas y paredes plegables. La División 11, Equipamiento, incluye las rampas
niveladoras y los electrodomésticos.
Tradicionalmente, la División 15 contiene secciones principales para agua potable y sistemas de
calefacción, ventilación y aire acondicionado. También se añaden secciones para otros sistemas
mecánicos, como sistemas de tratamiento de agua, tuberías de gas natural, calderas, enfriadoras y
otros equipos mecánicos. Los sistemas de rociadores suelen incluirse en una sección de esta división,
al igual que las tuberías verticales interiores de protección contra incendios.
Para ilustrar la coordinación necesaria para los aspectos de protección contra incendios de un
proyecto, he aquí un ejemplo de cómo las especificaciones de protección contra incendios pueden
estar repartidas entre las divisiones de las especificaciones del proyecto:
Protección contra incendios
División(es) aplicable(s) en
Especificaciones
Sistemas de alarma
16
Material eléctrico clasificado
16
Equipos de calefacción clasificados
15
Salvaguardias de combustión
15
Construcción de edificios
3,4,5,8
Construcción de tejados
7
Sistemas de detección
16
Control de ascensores
14
Iluminación de emergencia
16
Puertas de salida
8
Extintores
10
Penetraciones de barrera contra incendios 10, 15
(conductos)
Penetraciones de barreras cortafuegos 15
(tuberías)
Penetraciones de la barrera cortafuegos
(cables)
Puertas cortafuegos 8
Protección contra incendios Subterránea 2
Propagación de llamas en filtros de tratamiento
de aire
Propagación de llamas del aislamiento
Difusión de la insonorización
Hidrantes
Acabados interiores
Tuberías, accesorios, válvulas, reflujo
Preventores, otros dispositivos
Sistemas de control de seguridad de procesos
Sistemas de control de humos
Sistemas especiales de extinción
Sistemas de aspersión
Standpipes
Suministro de agua (bombas)
Suministro de agua (depósitos)
16
8
2
15
7
9
2
9
2, 15
15, 16, división(es) de procesos especiales
15, 16
15
15
15
2, 3 a 5, 15
2
Deben tenerse en cuenta dos puntos en relación con la coordinación de los elementos de protección
contra incendios:
1. Los elementos de protección contra incendios de determinados sistemas se reparten entre
muchas divisiones. Por ejemplo, los elementos de un sistema de rociadores pueden
repartirse entre las divisiones 2, 15 y 16.
2. Determinadas divisiones pueden abordar varias características de la protección contra
incendios. Por ejemplo, la División 16 puede ocuparse de detectores, sistemas de alarma,
sistemas de control de humos, equipos eléctricos a prueba de explosiones, controles de
seguridad de procesos y protección de penetraciones de cableado.
7-3 División 13- Construcciones especiales
Una sugerencia más reciente para gestionar los sistemas de protección contra incendios en un
proyecto es colocarlos en la División 13 - Construcciones Especiales. El borrador actual del CSI para
esta división incluye secciones como las siguientes:
División 13
Subsección
13100
13200
13300
Asunto
Instalaciones y componentes especiales
(incluye
perreras, piscinas, acuarios y jacuzzis)
Tanques de almacenamiento (incluye elevados,
en el suelo
y depósitos subterráneos)
Construcción integrada (incluye sonido,
vibraciones y control sísmico)
13400
13500
13600
13700
13800
13900
Instrumentación de medida y control
Instrumentación de grabación
Estructuras
especiales
(incluye
aeroportadas
estructuras, tribunas, invernaderos,
observatorios y torres)
Salas especiales (incluye salas blancas,
planetarios y cámaras acorazadas)
Reservado
Reservado
las
Algunos proyectos han utilizado la Sección 13800 para los sistemas de alarma contra incendios y la
Sección 13900 para los sistemas de rociadores. La Sección 13200 puede utilizarse para tanques de
almacenamiento de agua de protección contra incendios. La supervisión de procesos y los
enclavamientos podrían colocarse en la Sección 13400.
Seguir las sugerencias anteriores no resuelve todos los problemas de coordinación. Por ejemplo, las
especificaciones de una bomba contra incendios estarían separadas de las del depósito de aspiración
de la bomba. Además, muchas otras características relacionadas con la protección contra incendios
seguirían sin estar en la división 13, como las clasificaciones de resistencia al fuego de paredes,
puertas cortafuegos, penetraciones de barreras cortafuegos, materiales de acabado interior,
extintores, bocas de incendios, sistemas de control de humos, equipos eléctricos a prueba de
explosiones, protecciones contra la combustión en equipos encendidos, sistemas especiales de
extinción, tuberías verticales y muchas otras características.
Por otra parte, si todas las demás características de protección y prevención de incendios se
incluyeran en la división 13, seguiría siendo necesaria la misma coordinación con las demás
disciplinas. Ninguna forma de tratar las especificaciones de protección contra incendios elimina la
necesidad de su coordinación en un proyecto.
7-4 Especificaciones ampliadas del proyecto
El Instituto de Especificaciones de la Construcción está ampliando las especificaciones del
MasterFormat. Se están creando nuevas divisiones y está previsto trasladar los sistemas
tradicionales de la División 15 y la División 16 a las nuevas divisiones.
A continuación se resume la actual propuesta de ampliación de las divisiones del pliego de
condiciones:
Divisiones
Divisiones 0-2
Divisiones 3-14
Divisiones 15-20
Divisiones 21-25
Contenido
Adquisiciones, Contratación, General
Requisitos y condiciones existentes
Divisiones técnicas de construcción de edificios,
similares a las divisiones tradicionales
Se deja abierto para futuros contenidos
Divisiones de Ingeniería de la Construcción, que
incluyen
Mecánica, electricidad, fontanería y
Telecomunicaciones
Se deja abierto para futuros contenidos
Divisiones de Ingeniería Civil
Se deja abierto para futuros contenidos
Divisiones de ingeniería de procesos
Divisiones 26-30
Divisiones 31-43
Divisiones 35-40
Divisiones 41-43
Al igual que con los demás sistemas de especificaciones, los elementos de protección contra
incendios pueden repartirse entre las divisiones. Muchos elementos se incluirían en las divisiones
21 a 24. Ejemplos de dónde podrían aparecer diversas características de protección contra incendios
son:
Protección contra incendios
Sección aplicable
en Especificaciones
contra 21300
Tuberías/válvulas de protección
incendios
Bombas contra incendios
Sistemas de extinción de incendios
Sistemas de rociadores contra incendios
Sistemas de extinción de incendios
Sistemas de detección y alarma
Detección y alarma de incendios
Detección y alarma de gas
Sensores especiales
Sistemas de protección
Protección contra el rayo
Protección contra incendios y humos
Ignifugación aplicada
Contraincendios
Dispositivos de protección contra incendios
Extintores y armarios
Tuberías de proceso
Tuberías de gas
Equipos de generación de calor
Calderas de calefacción
Hornos de combustible
Calentadores de combustible
Energía eléctrica de las instalaciones
Baterías
Iluminación
Iluminación de emergencia
21340
21400
21410
21450
21500
21510
21530
21560
21700
21720
21800
21810
21840
21900
21920
22200
22210
23500
23510
23530
23540
24200
24240
24500
24530
Estos son sólo ejemplos de algunas de las características de protección contra incendios que pueden
incluir los proyectos. Hay muchos otros. Las divisiones 41 a 43 podrían contener especificaciones
para controles de seguridad de procesos y enclavamientos que serían importantes para la protección
contra incendios.
No hay una sección específica asignada a los sistemas de control de humos. Podrían tratarse en las
secciones de HVAC o se les podría asignar una sección propia para un proyecto concreto.
Las especificaciones ampliadas propuestas pueden consultarse en el sitio web de la CSI. En la
actualidad se está habilitando un espacio para que los usuarios puedan enviar sus comentarios. Se
espera que las especificaciones ampliadas estén disponibles a finales de 2003.