Director General de

VENTILACIÓN CONTRA INCENDIOS EN PARKINGS
Primer Autor:
Segundo Autor:
Santiago Montero - e-mail: [email protected]
Director General de Colt España, S.A.
Santos Bendicho – e-mail: [email protected]
Director Técnico Clima de Colt España, S.A.
Resumen.
There is a big concern for consequences of fire in parkings, especially those of public
attendance and big dimension. Among Fire Protection means it is essential “Smoke Control”.
This allows both people to escape safe from the fire and Fire Brigades to reach the fire in order
to control it.
In Spain there are not agreed or published calculation methods for smoke control
purposes in the event of Fire. So, for this purpose they have been adopted calculation methods
which have been though to ventilate and dilute gases produced by cars in normal activity.
It can be consequence, among other reasons, of lack of knoweledge about smoke
spead into the bulding in relation to building geometries and the way to control it.
Now, with last developments in this matter, it is possible to establish criteria in order to
solve this problem. This is the purpose of this work.
The work is divided in four parts. First an introduction on calculation methods and
geometry of the buildings. Second a collection of spanish norms. Third a description of aplicable
techniques to control smoke in parkings. Fourth an explanation on presurization of escape
routes in parkings. Finally there are conclusions.
1. INTRODUCCIÓN. NORMAS. GUÍAS DE CÁLCULO Y GEOMETRÍA DE LOS EDIFICIOS.
El gran movimiento normativo sobre la construcción que hay en Europa, está impulsado
por la Directiva 89/106 que tiene por objetivo crear un mercado único de construcción en
Europa. Esto exige que el proceso constructor en Europa cumpla los siguientes aspectos:
-
libre circulación de productos.
estandarización de productos de construcción.
protocolos de instalación reconocidos y clasificados.
métodos de cálculo homologados y compartidos.
aceptación europea de unos requisitos esenciales en construcción.
La libre circulación de productos o eliminación de aduanas ya esta realizada. La
estandarización de productos está en curso a través de los mandatos al Comité Europeo de
Normalización (CEN) o a la European Association for Technical Aprovals (EOTA), existiendo la
previsión que a medio plazo habrá un sistema común de certificación europeo de productos.
Algo mas compleja es la convergencia europea en relación a disponer de protocolos de
instalación y métodos de cálculo armonizados, tal como veremos mas adelante. También esta
en curso la aceptación armonizada en Europa de los requisitos esenciales para la construcción,
que en el caso español se ha realizado a través de la Ley de Ordenación de la Edificación
(LOE).
El 2º requisito esencial, impuesto por la Directiva Europea y recogido por la LOE
española, es la seguridad frente al incendio para edificios y ocupantes. Es muy claro que el
control de humos es parte de esta seguridad y que los parkings son edificios.
Todas estas obviedades vienen a cuento para hacer entender que sería necesario
establecer un método de cálculo de Control de Humos en caso de incendio en edificios, y en
este caso parkings, al objeto que los proyectistas europeos hablásemos el mismo lenguaje. A
continuación veremos que esto no será así y confiamos que este trabajo contribuya a clarificar
los pasos que se deban dar en el futuro en España.
La mayor dificultad técnica para desarrollar un método de cálculo en la especialidad de
Control de Humos en caso de incendio reside en que la técnica a emplear depende de la
geometría del edificio. En este sentido el CEN, ha hecho un gran esfuerzo para desarrollar
guías de cálculo en función de los requerimientos funcionales de los sistemas de protección
contra incendios. El criterio de trabajo elegido ha sido el de realizar los cálculos en función de
la geometría de los edificios en lugar de los usos. Esto tiene sentido dado que la propagación
de los humos en el interior de los edificios sigue criterios físicos. Este planteamiento permite
calcular casi todos los tipos de edificios sea el que sea su uso. Ello se plasma en los proyectos
de norma europea pr EN-12101-5 y pr EN-12101-6 de Control de Humos sobre “métodos de
cálculo y requisitos funcionales en incendios con fuego estacionario” “especificaciones para
sistemas con presurizaciones diferenciales”.
El EN-12101-5 permite abordar el proyecto de edificios de una planta o multiplanta con
atrios. El EN-12101-6 sirve de gran ayuda para calcular todos los supuestos de protección de
recorridos de escape y de edificios subterráneos o de acceso y dimensiones anormales. El
inconveniente es que hay ciertos usos que quedan poco definidos. Uno de estos son algunos
parkings, que normalmente tienen techos muy bajos y cargas de fuego elevadas.
Lamentablemente en Europa no está previsto el estudio, y por consiguiente la publicación de
un método de cálculo y unos requisitos funcionales para el Control de humos en caso de
incendio en Parkings.
En España lo que por ahora está previsto es la publicación de las EN 12101-5 y 12101-6,
que en caso de no ser armonizadas, serán las TR-12101-5 y TR-12101-6 cuya numeración
española sería las UNE-23.585 y 23.586 relativas a “métodos de cálculo y requisitos
funcionales para cálculo de control de humos en caso de un incendio estacionario” y “métodos
de cálculo y requisitos funcionales para presurización de rutas de escape” respectivamente.
Estos dos documentos cubren geometrías edificatorias complejas y permiten extrapolar
criterios adaptables a la protección de geometrías cercanas a los parkings. En consecuencia,
los técnicos que hemos participado en las discusiones de las EN antedichas, hemos aceptado
conceptos comunes, que nos permiten dar interpretaciones bastante cercanas sobre la manera
de diseñar el control de humos en los parkings. Esto es lo que va a intentarse a continuación.
2. NORMAS ESPAÑOLAS APLICABLES A PARKINGS SOBRE VENTILACIÓN Y
SOBRE PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS.
Hay normas sobre producto o guías sobre diseño que son aplicables a la Ventilación día
a día de los parkings. Pero no hay ninguna que se refiera a la manera de proyectar la
Ventilación de los parkings para hacer frente a un incendio con el objetivo de mantener libres
de humo los recorridos de escape de las personas y permitir el acceso libre de humo de los
bomberos al foco del incendio. Vamos a hacer un repaso de la normativa existente a fin de
visualizar aquellos aspectos parciales de las mismas que puedan ser útiles a nuestro objetivo.
2.1. EN - 100.040. Protección de vías de evacuación mediante presurización.
Como su nombre indica es una guía de cálculo para presurizar zonas de un edificio,
normalmente rutas de escape, con el propósito que el humo no se desparrame por ellas y en
consecuencia se mantengan despejadas. Su principal aplicación es en las escaleras de
edificios multiplanta. El principio es que si entre dos ambientes separados por una puerta hay
una diferencia de presión de 50 Pascal aseguramos que no habrá escapes de humo por los
quicios de la puerta. Es decir, que el posible humo no traspasa el nivel de la puerta en posición
cerrada. Esto se complementa con la condición que en posición abierta de la puerta, el flujo de
aire desde la zona sobrepresionada deba ser de 2m/seg. para impedir la invasión del humo
hacia la zona sobrepresionada. Esta idea la desarrollo British Standard en su BS-5588-4 y el
Ingeniero Alberto Viti la desarrolló y adaptó a la tecnología española a la que dio nombre con la
UNE 100.040. Como la norma inglesa ha sido la base para el desarrollo de la pr EN-12101-6,
cuando esta se publique en España será de fácil comprensión para los familiarizados con la
UNE-100.040.
Aunque no está directamente dirigida para parkings, nos da criterios adaptables a los
proyectos de parkings y de forma más directa, nos permitirá calcular las escaleras de escape
de los parkings como se verá en la parte 4.
2.2. EN - 100.166 de 1992 “Ventilación de aparcamientos”.
Como su nombre indica es una guía de cálculo general sobre la ventilación de parkings.
El principal objetivo es diluir los gases de escape de automóvil a fin de evitar daños a las
personas por inhalación de CO, NO2, etc. Bien sea a través de definir unas renovaciones hora
del volumen del edifico (6 renovaciones/hora), ya sea por coeficientes de renovación hora por
superficie y número de automóviles del parking llega a unos caudales de expulsión de aire que
son claramente insuficientes para despejar el humo en caso de incendio.
2.3. Reglamento 842/2002 de Baja tensión.
Tampoco nos sirve específicamente para el objetivo que perseguimos si bien nos da unas
pautas sobre tipos de material eléctrico a emplear en relación a definiciones de parking que allí
establece. (pe. Que tenga más de 5 plazas). Habla de hacer proyectos específicos, sin indicar
como, de las protecciones a preveer, de los alumbrados de emergencia y de la previsión de los
riesgos de explosión.
2.4. Norma Básica de Edificación. Condiciones de Protección contra Incendios.
La Norma Básica de Edificación para las Condiciones de Protección contra Incendios es
mucho más precisa respecto la resistencia pasiva que debe cumplir el edificio y los medios de
protección a cumplimentar. Conjuntamente con las Instrucciones Técnicas complementarias
ITC-BT 19, 20, 21 etc, nos instruye sobre la compartimentación, resistencia estructural,
sistemas de detección y alarma, sistemas de extinción, etc. que deben proveerse. Pero no es
mucho más precisa sobre el Control de Humos y habla, una vez más, de las 6 renovacioneshora con una prescripción de la resistencia al fuego de los ventiladores y conductos y la
necesidad de la alimentación eléctrica independizada. Pero no da criterios de diseño.
2.5. Código técnico – Seguridad Incendio.
En el momento de redactar este trabajo no se conoce aún el contenido final del mismo.
Nos consta que se hace un esfuerzo para incorporar criterios de diseño y sabemos que
muchos de los criterios del EN-12101-5 (o UNE-23585) han sido incorporados, lo cual puede
ayudar a los diseñadores. También incorporará el contenido de la NBE-CPI-96 por lo que ya
tendremos un cuerpo más completo.
2.6. EN-UNE-12101-5 o UNE-23585
Se trata, tal como se ha señalado de una “guía de métodos de cálculo y requisitos
funcionales para cálculo de control de humos en caso de incendio estacionario”. Se estudia con
gran detalle para edificios de una sola planta o para edificios multiplanta con atrio. La idea
general es aprovechar la fuerza ascensional de los gases calientes para intentar conducir el
humo por recorridos verticales y cortos hasta su salida del edificio, que normalmente se hace
por la parte más alta. Se realiza mediante una combinación de aireadores naturales (exutorios),
barreras canalizadores (desplegables o fijas), ventiladores, conductos, compuertas, sistemas
de activación por detección, etc. Los métodos de cálculo tienen en cuenta las “subzonas de
humo”, alturas, recorridos, “depósitos de humo”, que se producen en caso de un “incendio
estacionario” para el que se escoge una hipótesis del lado de la seguridad. Como se puede
apreciar la UNE 23585 nos permitirá calcular sistemas de control de humos en parkings de una
planta (o incluso multiplanta comunicado por huecos amplios) si los edificios tienen una altura
suficiente como para que la estratificación juegue su papel.
2.7. EN-UNE-12101-6 o UNE 23586
Se trata de la “guía para métodos de cálculo y requisitos funcionales para presurización
de vías de escape”. Sustituirá a la UNE-100040 siguiendo sus criterios y extendiéndose mucho
más en los detalles. En nuestro caso, tal como se indicó antes, nos permitirá desarrollar los
criterios de proyecto para las rutas de escape, especialmente escaleras, de los parkings.
3. TÉCNICAS APLICABLES
Tal como hemos indicado las técnicas a aplicar dependen de la geometría del parking y de
los objetivos del proyecto.
Respecto a la geometría del edificio, los datos a considerar son:
- Número de plantas.
- Situación respecto al nivel del suelo.
- Método de ventilación diario previsto y su posible compatibilidad.
- Ubicaciones de las posibles tomas de aire y salidas de humo.
- Dimensiones del parking, especialmente alturas de techo.
En cuanto a los objetivos, generalmente son:
- Proteger las vías de escape, especialmente en los primeros instantes.
- Ayudar a los bomberos a entrar en el edificio y encontrar el foco.
- Aclarar el humo una vez acabado el incendio.
Aunque no se ha sistematizado una clasificación de las técnicas que los ingenieros y/o
arquitectos usan para diseñar la ventilación de humos en caso de incendio de los parking,
haciendo un esfuerzo de síntesis, podemos convenir que la mayor parte de los proyectos usan
cuatro técnicas principales o combinaciones de las mismas. Son los siguientes:
- Ventilación natural en parkings abiertos.
- Ventilación mecánica, normalmente asociada a la del día a día.
- Control de humos basada en la flotabilidad de los mismos.
- Sistema de ventilación por impulso.
3.1.
Ventilación natural en parkings abiertos.
Se trata de una configuración más que una técnica. Se da, principalmente, en edificios
de parkings en altura sobre la rasante del suelo en los que se dejan abiertas fachadas a fin de
dar escape a los gases de combustión de los coches y se confía que en caso de incendio
también se ventilen los humos.
El único objetivo alcanzable con cierta garantía es el de aclarar los humos tras el
incendio. En lo demás se dependerá de la fuerza y dirección del viento. Normalmente los
Bomberos podrán llegar al foco del incendio si se pueden acercar por barlovento. Más difícil
será prever la protección de las rutas de escape, aunque si se duplican por caras opuestas, es
casi seguro que la de barlovento estará libre de humos.
Esta configuración, que no sistema, ofrece buenas garantías de disipación térmica del
edificio, con el consiguiente aligeramiento de la protección pasiva del mismo. En los demás
aspectos de la protección activa tendrán que cumplirse las regulaciones de aplicación.
3.2.
Ventilación mecánica
Se trata de la técnica más aplicada en la realidad del mercado en España. Normalmente
se combina con la ventilación del día a día. Sus características son:
- Entrada mecánica de aire fresco y difusión a través de conductos.
- “Barrido” del aire a través de la zona de estacionamiento.
- Recogida del aire viciado (o humos) y expulsión mecánica.
Conducto impulsión
Conducto extracción
Es recomendable aplicar esta técnica en parkings subterráneos de geometría compleja,
especialmente si hay que tener en cuenta situaciones de rampas que interrumpan barridos o
hay plantas cortas o irregulares. El problema que se presenta al diseñador es el de prever
todos los casos de situación del foco del incendio, que en ciertas configuraciones, impide
alcanzar satisfactoriamente todos los objetivos.
Si se diseña bien, se pueden alcanzar los 3 objetivos previstos, es decir, disipar humo
tras el incendio, permitir el acceso de bomberos al foco y proteger en los primeros minutos las
vías de escape.
Para diseñarlos correctamente y acertar en la definición de los “barridos de humo” es
muy aconsejable haber digerido bien los criterios que emanan de las pr EN-12101-5 y pr EN12101-6 (o quizá UNE-23585 y UNE-23586). También es esencial tener criterios claros para
poder escoger las ubicaciones de tomas de aire y de expulsión de humos, en el bien entendido
que este punto puede ser motivo de insolubles presiones por parte de las propiedad.
Cabe señalar algunos de los problemas o errores más frecuentes en este tipo de
técnica:
Insuficiente caudal.
Mala ubicación de tomas de aire y salidas de humos.
Errores conceptúales de diseño.
Mal mantenimiento.
El cálculo del caudal necesario puede hacerse a partir de los criterios de la pr EN12101-5 con las correspondientes hipótesis asociadas. Vale decir que si el riesgo a cubrir es el
de un incendio de un turismo, son insuficientes los sistemas de ventilación diaria calculados
para 6 renovaciones hora tan habituales en la práctica.
Respecto a la ubicación de las tomas de aire y salidas de humo ya se han indicado los
frecuentes problemas geométricos impuestos por la propiedad o por el terreno. Normalmente
una mala ubicación puede corregirse con una mayor y más compleja ventilación aunque a
veces se deterioran los objetivos.
Los errores conceptuales de diseño, generalmente por poca familiaridad con los
principios de las guías de control de humo, tienen especial importancia cuando las rampas de
entrada y salida de coches, las rampas de comunicación entre plantas y las escaleras de uso
por las personas no están alineadas o sufren interrupciones y discontinuidades. Si además el
parking está conectado con otros subterráneos susceptibles de ser presurizados (centro
comerciales, metro…) se pueden dar situaciones muy complejas. En tales casos normalmente
se hace imprescindible disociar totalmente el sistema de Control de Humos del de Ventilación
Diaria.
Poco se puede decir sobre el mantenimiento que no sea conocido por los profesionales.
El proceso de instalación, puesto en marcha y mantenimiento de los sistemas de protección
contra incendios, el control de humos entre ellos, es la cenicienta del sector instalaciones. Más
aún, el propio mantenimiento del sistema de ventilación diaria está frecuentemente deteriorado,
con filtros obstruidos, ventiladores ruidosos, etc.
3.3.
Control de humos basado en su flotabilidad.
Esta técnica es apropiada cuando se aplica a la planta más elevada de un
parking si esta tiene una altura superior a 5 metros. También a parking que tengan espacios
diáfanos de conexión entre plantas que semejen la configuración de atrio.
Con esta técnica se pueden conseguir los tres objetivos señalados anteriormente como
posibles.
La operativa y calculo del diseño se describe en el pr EN-12101-5 y precisa una cierta
experiencia de cálculo. Su operación se basa en un sistema activado por la detección que haga
funcionar el conjunto de exutorios, barreras fijas, barreras móviles, compuertas y
eventualmente ventiladores y conductos con una estrategia predefinida para canalizar y
expulsar el humo del edificio.
Por ser esta una técnica clásica de la protección contra incendios no nos extendemos
en su metodología de diseño que rebasaría la extensión prevista para este trabajo.
3.4.
Sistema de ventilación por impulso.
Esta novedosa técnica conocida como IVS como acrónimo de Impulse Ventilation
System se está usando en los países nórdicos y anglosajones para ventilar parkings
subterráneos, muy grandes, con techos bajos y configuración regular.
La idea es paralela, a escala reducida, de la ventilación longitudinal de túneles. Tanto
los túneles como los parkings son construcciones con una altura muy pequeña en relación a su
longitud. Debe estudiarse la manera de efectuar un “barrido” horizontal en el que se elija
cuidadosamente la toma de aire, la potencia impulsora del barrido y la expulsión de los humos.
Una configuración posible podría ser la adjunta:
Jetfan
Registro extracción
Se trata de una configuración muy similar a la de ventilación mecánica, con la variante
de que el barrido es realizado por “jetfans” de diámetro muy reducido que deben dar impulso
suficiente para vencer las elevadas pérdidas de carga que imponen las fuertes turbulencias que
producen a la corriente de barrido los muchos automóviles estacionados. Nótese en el gráfico
nº 2 que el sistema de detección debe activar la ventilación de la planta donde se produce el
incendio, las ventilaciones de la toma de aire (opcional) y la de salida de humos (obligatorio).
Asimismo debe operar las compuertas de salida de humos de tal forma que solo se abran la de
la planta del incendio.
Una variante muy interesante a tener en cuenta es la de jugar con la rampa de entrada
de vehículos. Si la configuración del parking es la descrita en el gráfico nº 3, donde la rampa de
acceso está al otro extremo de la salida de humos, podemos usar la rampa como entrada de
aire y ruta de escape de las personas. En este caso la toma de aire es natural y lo más amplia
posible.
Jetfan
Registro extracción
Esta variante es recomendada por estudiosos de la psicología de las personas en caso
de incendio en un parking subterráneo. Explican que la reacción instintiva de las personas al
percibir humo y peligro, es dirigirse al lugar por donde han entrado con el coche, pues saben
que el paso está abierto y fuera hay la seguridad de respirar aire limpio. Aducen que la persona
en tales circunstancias es reacia a abrir las puertas que las meten en vestíbulos de
independencia y en escaleras en las que temen instintivamente que pueden quedar
atrapados.Con la ventilación por impulso se pueden lograr los tres objetivos antes enunciados.
La operativa y el cálculo hay que realizarlos a partir de los datos sobre el “empuje” que
dan los fabricantes de los “jetfans” y calcularlos para vencer las pérdidas de carga. La parte
más compleja es la de calcular las pérdidas de carga pues las turbulencias que provocan los
vehículos aparcados y sobretodo las vigas transversales (si las hay) son difíciles de evaluar.
Finalmente hay que tener especial cuidado en evitar reflujos que en determinadas zonas
actúen en el sentido inverso al previsto.
4. PRESURIZACIÓN DE ESCALERAS Y RUTAS DE ESCAPE EN PARKING.
Tal como se ha señalado anteriormente, el proyecto de Control de Humos de un
incendio en parking debe ser completo, incluyendo la presurización de las escaleras de escape,
especialmente en parkings subterráneos.
La presurización de las rutas de escape tiene por objeto mantener dichas rutas libres de
los humos generados en un incendio, de modo que los usuarios del parking puedan escapar de
éste a través de un espacio seguro.
Esto se consigue impulsando aire exterior mediante una unidad de ventilación y un
conducto vertical de distribución, alojando unidades terminales de impulsión a lo largo de su
recorrido.
Para evitar que los humos generados en un incendio en el parking entren en las vías de
evacuación, estas se presurizan con el fin de disponer de una presión diferencial de 50 Pa
entre el espacio presurizado, vía de escape, y el espacio no presurizado, parking.
Este nivel de presión, que se debe mantener en caso de incendio mientras todas las
puertas de acceso a las vías de escape permanezcan cerradas, es un compromiso de
seguridad entre la presión necesaria para evitar la entrada del humo a través de las ranuras de
dichas puertas, y la fuerza necesaria para abrir dichas puertas desde el parking hacia la vía de
escape.
Por otro lado, en el momento en que se produce la abertura de una puerta en alguna de
las plantas de la vía presurizada, se hace imposible mantener el citado nivel de presurización,
por lo que se debe adoptar un segundo criterio de diseño, que se basa en obtener una
velocidad de escape del aire de presurización a través de la citada puerta abierta, superior a 2
m/s, según la pr EN-12101-6 ( o UNE –23586 ) y 0,75 m/s según la actual norma UNE 100.040.
Criterios de presurización según pr EN-12101-6
Tanto una como otra norma, desarrollan los criterios de cálculo para determinar los
caudales de aire a impulsar en la escalera para cada una de las dos situaciones que se
presentan durante el incendio, situación de puertas abiertas y situación de puertas abiertas, en
función de la características concretas de cada vía de evacuación.
La existencia de dos situaciones distintas durante el incendio , situación de puertas
cerradas y de puertas abiertas, deriva en la necesidad de prever dos caudales de impulsión
que en la mayoría de los casos difieren notablemente. Este echo conlleva la necesidad de
prever sistemas que permitan adecuar el caudal de aire impulsado a la situación que se
presente en cada momento.
Las soluciones adoptadas en el pasado consistentes en la instalación de una compuerta
de sobrepresión tarada a 50 Pa que permita evacuar el exceso de caudal existente en la
situación de puerta cerrada en caso de impulsar continuamente el caudal calculado para la
situación de puerta abierta, ha sido substituido por sistemas que permiten variar el caudal de
aire impulsado por el ventilador mediante un variador de frecuencia comandado por señal de
presostato diferencial.
El correcto conocimiento de las anteriormente citadas normas pr EN-12101-6 ( o UNE
–23586 ) y UNE 100.040 permitirá afrontar la fase de diseño de las vías de evacuación con un
mayor conocimiento de los requisitos de presurización de éstos, creando espacios protegidos
más seguros y con menores requerimientos constructivos. Especial atención merece en este
punto, la existencia de vestíbulos de independencia entre las vías de evacuación presurizadas
y los espacios no presurizados. Dichos vestíbulos de independencia, que podrán estar también
presurizados, son la mejor solución para evitar una comunicación directa entre la zona
invadida por los humos, y la vía de evacuación, redundando en una mayor seguridad de éstas
últimas, y en consecuencia de los usuarios del parking.
Asimismo, no se debe olvidar que existen geometrías más favorables que otras en
función de la ubicación de la vía de evacuación dentro del parking, en relación a la rampa de
entrada de éste, y de la situación de los equipos de impulsión y extracción de humos en caso
de incendio en éste.
Por último, aunque no por ello de menor importancia, es de vital importancia que los
componentes integrantes de los sistemas de presurización se seleccionen y dimensiones
según las directrices expuestas en las respectivas normas UNE 100.040 y pr EN-12101-6, para
poder asegura el correcto funcionamiento del sistema de presurización en caso de producirse
un incendio.
5. CONCLUSIONES.
Es difícil decidir si los códigos de seguridad contra incendios a establecer por los
reguladores españoles deben clasificarse por usos o por geometrías edificatorias. Además
deben combinarse con la directiva europea que anima a realizar los códigos por prestaciones.
Quizá quepa la posibilidad de hacer una combinación de los tres elementos antedichos.
En cualquier caso, dada la especificidad de los parkings, vale la pena considerar la
posibilidad que el Código Técnico pueda tener en el futuro un anexo para ayudar a diseñar los
parkings. En tal caso será útil desarrollar algunas de las ideas que se ofrecen en este trabajo.