manual NFPA ingenieria de fuego

Manual de Proteccl6n

contra Incendlos

Quinta Edici6n en Espanol

Volumen I

[JlriJiJlATIUPAL flfl! SAffTY- TRIIU1,Nfi

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MANUAL 'DEPROTECCION

CONTRAINCENDIOS

Quinta Edicion en Espanol

Editores de la Edici6n en Espanol

Ing. Jaime Moncada Perez, CEPI

Ing. Jaime Andres Moncada, PE

Revisi6n Revisor en Jefe

Ing. Ramon Dominguez, CEPI Revisores Principales

Ing. Luis Cestari, PE Ing. Federico Cvetrezllik, CEPI Lic. Jorge Suarez-Peredo, CEPI Revisores Adicionales

Ing. Jaime Sanchez Ing. Raul Sanchez Ing. Fernando Silva Ing. Javier Sotelo" CEPI Ing. Rafael Torres, CEPI Ing.Oscar Vega .

Ing. Santiago Alvarado, CEPI Ing. Bernardo Bohorquez Il1g.Seti fernandez, CEPI Ing. Juan Carlos Guilbe, CEPI Ing. Jorge Marmolejo Ing. Javier Ramirez .

Producci6n Coordinador de Produccion

Diagramacion

Giovanny Valencia

Clara Moreno

Traductores

Berta Sabogal (Traductora Principal)

Monica Sabogal, LuzStela de Narvaez, Alfredo Fajardo lng. Sara Montanez

7

Co-Editores: Editor de la Edicion en Ingles: Revisor en Jefe: Revisores Pnncipales:

Coordinador de Producci6n: Diagramacion: Traductora Principal: Traductores:

Disefio de las Cubiertas: Impresor:

[i.]

NFP~

lng. Jaime Moncada-Perez, CEPr lng. Jaime A Moncada, PE lng. Arthur E. Cote, PE lng: Rarn'6n Dominguez, 'CEPI . lng/Federico Cvetreznik, CEPI Lic. Jorge Suarez Peredo, CEPI lng. Luis Cestari, PE Giovanny Valencia Clara Moreno Chala Berta Sabogal Monica Sabogal Estela de Narvaez Alfredo Fajardo lng. Sara Montafiez \amp Studio, Bogota, Colombia Quebecor World Bogota

Copyright ©2009 National Fire Protection Association One Batterymarch Park Quincy, Massachussetts, 02269. E. UA

Todos los Derechos Reservados (All Rights Reserved). Ninguna parte del material completo de esta obra, el cual es protegido por estos derechos de autor, puede ser reproducido 0 utilizado de cualquier manera sin reconocimiento del duefio de los derechos de autor, ni pueden ser utilizados de cualquier manera para su reventa, sin la autorizacion previa y escrita por parte de la NFPA. Avisos sobre Responsabilidad Chi]: La publicacion de este Manual tiene como proposito el de circular infonnacion y opini6n a aqueUos interesados en la seguridad contra incendios, seguridad temas relacionados. Aunque se ha hecho todo 10 posible para lograr un trabajo de alta caUdad, ni la NFPA, ni los autores, editores, revisores u otros contribuidores de esta obra garantizan que sea exacta 0 entera, ni asumen ninguna responsabilidad civil en conexion con lainfonnacion y opiniones aqui contenidas. La NFPA, los autores, editores, revisores y otros contribuidores de ninguna !:lanera senin responsables de cualquier dano personal, a bienes, 0 cualquier otro dafio de cualquier tipo, el que sea, sea este especial, indirecto, COllse­ cuente 0 compensatorio, ya·sea directa 0 indirectamellte, como resultado de la publicacion, usn 0 depen~ dencia de esta obra. Esta obra es publicada con el entendinriento que la NFPA, los autores, editores,revlsoresy oiros con­ tribuidores de la misma-estan proporcionando infonnaci6n y opinion, y que atraves esta obra no procuran prestar serVicios de-inienieria -u utrosservicios profesionales. Si dichos servicios fuesen necesarios; la aynda porparte de lID profesional apropiado debe ser solicitada. NFPA no se hace.responsable por la exactitud, entereza y veracidad de las porciones que fueron trac ducidas del ingles al espafiol. En el caso de algful conflicto entre las ediciones en idioma ing16s y espanol, el idioma ingles prevalecera: La base de este Manual es el Fire Protection Handbook, Nineteenth Edition.

Numero NFPA: ISBN: Library o/Congress Control Number: Impreso en Colombia

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FPH1903E 0-87765-85l-X 2009923582

Ediciones en Espafiol: Primera Edicion, Noviembre 1978 Primera Reimpresion, Sept. 1980 Segunda Edieion, Mayo 1983 Tercera Edieion, Oetubre 1987 Cuarta Edicion: Octubre 1993 . Primera Reimpresion, Abril 2001 Quinta Edicion, Marzo 2009

Dedicatoria Esta Quinta Edici6n del Manual de Protecci6n contra lncendios en Espafiol esta dedicada al lug. Santiago E. Moncada (1962-1994), quien se gradu6 como ingeniero de proteccion contra in­ cendios en la Universidad de Maryland en 1985 y quien tristemente murio, en su ciudad natal de Bogota, Colombia, cuando su carrera en seguridad contra incendios estaba en plena etapa de madurez. Estli tambien dedicado al personal de la oficina internacional de la NFPA. En especial a1 Co­ mandante David B. Gratz (qepd), quien fund61a oficina internacional de la NFPA, por aHa a fi­ nales de los 70's, asi como ala Lic. Olga Caledonia, quien en epocas recientes ha liderado esta oficina con singular distinci6n. Ningim programa de la NFPA en Latinoamerica hubiera podido existir sin el apoyo de nuestros amigos en la oficina internacional de la NFPA.

v

C:ONtENIDO Dedicatoria

v

Prefacio

xiii

Pr6logo

xv

Introducci6n

xvii

:

SECCION 1

Principios de Fuego y la Ciencia del Fuego Capitulo Capitulo Capitulo Capitulo Capitulo

1.1 1.2 1.3 1.4 1.5

1-1

Fundamentos de Disefio de Edificios Protegidos contra Incendios Quimica y Fisica del Fuego Dinamica del Desarrollo de Incendios en Compartimientos Teoria de laExtinci6n del Fuego Explosiones

1-3

1-17

1-37

1-47

1-61

SECCION 2

2-1

Analisis para Protecci6n contra Incendios Capitulo 2.1 Capitulo 2.2 Capitulo 2.3 Capitulo 2.4 Capitulo 2.5

Introducci6n a la Modelizaci6n del Incendio Ammsis del Peligro de Incendio AmUisis del Riesgo de Incendio Calculos Simplificados del Crecimiento del Fuego Repaso del Disefio Basado en el Desempefio en Protecci6n contra Incendios

2-3

2-15

2-23

2-39

2-55

SECCION 3

Comportamiento Humal'l0 en

~rnergencias

de Incendios

Capitulo 3.1 El Comportamiento Humano y el Incendio Capitulo 3.2 Metodos deCa1culo para Predicci6n de la Evacuaci6n Capitulo 3.3 Conceptos de Disefio de Medios de Evacuaci6n

vii

3-1

3-3

3-15

3-35

vi ii •

Contenido

SECCION 4

Prevenci6n de Incendios Capitulo 4.1 Equipos y Artefados Electricos Capitulo 4.2 ." ControldeFuentesdeignicion Electrostatica . Capitulo .4.3 .. Sist~lIlas .de Protecci6ii9011tn3. Rayos Capitulo 4.4 Suministr~s d~ Enc:rgi~ "de Exnergencia y de Resen:,~ Capitulo 4.5 Calderas para Homos Capitulo 4.6 Fluidos y Sistemas de Transferencia de Calor CapitUlo 4.7 MotoresdeCoriibusti6il Estacionarios y Celdas·deCombustible Capitulo 4.8 Equipos de Procesos Automatizados Capitulo 4.9 Sistemas de Fluidosde Transmisi6n de Potencia Capitulo 4.10 Soldadura, Corte y Otros Trabajos en Caliente Capitulo 4.11 Instalaciones y Procesos para la Elaboraci6n de Maderas Capitulo 4.12 Recubrimiento con Polvo y Acabado por Pulverizaci6n Capitulo 4.13 Procesos de Inmersi6n y Recubrimiento Capitulo 4.14 Industria de los Plasticos y sus Riesgos Relacionados Capitulo 4.15 Equipo para Procesos Quimicos Capitulo 4.16 Fabricaci6n y Almacenamiento de Productos en Aerosol Capitulo 4.17 Almacenamiento de Uquidos Inflamables y Combustibles Capitulo 4.18 Almacenamiento de Gases Capitulo 4.19 Almacenamiento y Manejo de Substancias Quimicas Capitulo 4.20 Almacenamiento y Manejo de Combustibles S6lidos Capitulo 4.21 Almacenamiento y Manejo de Productos de Molienda de Granos Capitulo 4.22 Sistemas de Refrigeraci6n

4-1

4-3

4-43

4-53

4-65

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4-201

4-219

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4-273

SECCION 5

Organizaci6n contra Incendi os y Servicios

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Nitr6geno agregado (porcenlaje de volumen)

FIGURA 1.4.3 Lfmites de inflamabi/idad de varias mezclas de metano-aire-nitr6geno a 25'" C Y 1 atm (Fuente: Zabetakis)

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1-50

SECCION 1 •

Principios de/fuego ycienciadelfuego

mezcladas. Es decir que se esm vaporizando un combusti­ ble solido 0 liquido, yel aire se acerca a la nube de vapor por los lados. La llama arde en la interfase de los vapores com­ bustibles diseminados entre ellos yel aire. Entonces, los productos calientes de la combustion se eIevan debido a la flotabilidad. La llama de difusion es claramente mas compleja que una llama preruezclada, pero pnicticamente aplican los mis­ mos principios a su extinci6n. Si seafiade mas gas inerte al aire que alimenta la llama de difusion, la extincion ocurrirfi. cuando la temperatura de la llama se reduzca a aproximada120()~g()}~OO:g: ..Sin.eIllQllrgo, gtra~forma ~jJor1ante de extinguir una llama de·difusi6nsobre un solido 0 Hquido es enfriando el solido 0 Hquido 10 suficiente para in­ terrumpir el proceso de gasificacion. Si la tasade gasifica­ cion puede reducirse a menos de unos pocos gramos por metro cuadrado por segundo, la llama se hace inestable y ya nopuede auto-mantenerse.

EXTINCION CON AGUA Puede suponerse que el agua es el agente extintor mas usado por su bajo costa y mcil disponibilidad, en comparacion con otros liquidos. Sin embargo, aparte del costo y disponibili­ dad, el agua es superior a cualquier otro Hquido conocido para combatir la mayoria de incendios. El agua tiene un alto calor de vaporizacion por unidad de masa, por 10 menos cuatro veces mayor que la de cual­ quier otro liquido no inflamable. Tambien es extraordina­ riamente no toxica; un liquido qufmicamente inerte como el nitr6geno Uquido puede causar asfixia. El agua se puede al­ macenar a presion atmosferica y temperaturas normales. Su punto de ebullicion (lOO°C) esta muy por debajo de los If­ mites de 250°C a 450°C de temperaturas de pirolisis para la mayoria de los combustibles solidos, y por lo.tanto el en­ friado por evaporaci6n de la superficie en pirolisis es efi­ ciente. Ninglin otro liquido, no .importa su costo, puede igualar estas propiedades .. Sin 'embargo , el agua no es un agente extintor absolutainente perfecto. Se congela bajo o°e. Es conductofa de la electricidad. Puede causar dana irreversible a algunos elementos, aunque, en muchos casos, es posible recuperar elementos dafiados por el agua. pI agua puede no ser efectiva en incendios de Jiquidos inflamables, especialmente Jiquidos inflama:bles que son insolubles en agua y flotan en el agua, como los hidrocarburos. En in­ cendios de estos materiales se prefieren otros agentes, por ejemplo, espuma agua, gases inertes, halones (con limita­ ciones especificas por consideraciones de protecci6n de la atmosfera), y quimicos secos. El agua puede extinguir un incendio por una combina­ cion de mecanismos (enfriamiento del combustible s6lido 0 liquido; enfriamiento de la llama misma; generaci6n de vapor que evita el acceso de oxfgeno; y como niebla, blo­ queando la transferencia radiacion). Aunque todos estos mecanismos pueden contribuir a la extincion, probable­ mente el mas importante es el enfriamiento de un combus­ tible en gasificacion.

Para que un solido entre en combustion, uua del solido debe estar a temperatura suficientementealtapara que ocurra la pirolisis a velocidad suficiente para mantener la llama. En la mayoria de solidos, esta temperatura es de 300 c C a 400 c C, y la tasa de pirolisis debe ser unos pocos gramos por metro cuadrado por segundo. Si una pequefia cantidad de agua liquida, con su alto calor de vaporizacion, puede llegar a esta el solido se puede enfriar 10 sufi­ ciente para reducir 0 detener la pirolisis, y la llama se extin­ guini. Aun incendios profundamente arraigados se pueden extinguir de esta manera. Por 10 tanto, es agua es el obvio a e~c~~.e!J)ara s6lidos incen~ia~()~: .... ..... Los dos medios comunes deaplicacion deagua son: (1) un chorro solido 0 rocio de una manguera y (2) roclo de rociadores automaticos. Los aspectos practicos del comb ate manual de incendios y el uso de rociadores se dis­ cuten en otra seccion de este manual. Desde el punto de vista cientifico, los estudios revisados por Heskestad6 y Rashbah7 haninvestigado la tasa minima de aplicacion de agua a una superficie s6lida incendiada para lograr la extin­ cion. En un documento importante de Magee y Reitz8, se ca­ lentaronsimulmneamente planchas honzontales y vertica­ les de diferentes phisticos, incendiadas con calentadores radiantes, se enfriaron con rocios controlados de agua, y se establecieron las condiciones de extincion. La Figura 1.4.4 muestra la relacion lineal 'entre la tasa de calentamiento ra­ diante y la tasa de aplicacion de agua requerida para la ex­ tinci6n. El valor reciproco de la pendiente de la linea se estableci6 como aproximadamente el calor de vaporizaci6n del agua, como 10 predecia la teoria. Para extinguirun,incendio de metacrilato de polimetilo

8



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FIGURA 2.1.2 Curva representativa de temperatura-tiempo (Fuente: ASTM E119)

pretende ser un modele del ambiente de incendio que experi­ mentan los :tniembros estructurales durante un incendio. Las sec­ ciones de la estructura del edificio que estan expuestas en un homo E1l9, tienen como funcion ser un modele del comporta­ miento del incendio en la estructura de la edificacion, durante un

CAPITULO 1 •

incendio. Ninguna expOSlClOn UllIca de temperatura-tiempo puede representar a todos los incendios, y las secciones de en­ sayo de las estructuras de la edificacion no representan comple­ tamente e1 comportamiento de la estructura, pero .los resultados del ensayo simplificado Ell9 son utiles de todas maneras. A 10 largo de las decadas el valor y las limitaciones de este modelo fi­ sico ampliamente utilizado, han sido reconocidos. Todos los ensayos de incendio normalizados son modelos fisicos del comportamiento del incendio. La adecuacion de estos modelos fisicos varia ampliamente. Hay una tendencia en el de­ sarrollo de los metodos modemos de ensayo del incendio, para considerar explicitamente la adecuacion deLll1eto_dQJ!.e_ellsay.o ... como~nmodet6 fisicoaercomportaillie~t~ real del incendio y de la respuesta al incendio.

MODELOS MATEMATJCOS DEL INCENDJO Los modelos matematicos del incendio pueden clasificarse como modelos por probabilidad 0 por determinacion. Los mo­ delos por probabilidad intentan ocuparse de la naturaleza alea­ toria del comportamiento del incendio, mientras que los modelos por determinaci6n presumen que, dada una situacion fi­ sica bien definida, el crecimiento y el comportamiento del in­ cendio estin completamente determinados. Los dos planteamientos son valiosos para comprender el incendio.

Modelos por Determinacion del Jnce.ndio Los modelos por determinacion del incendio pueden ir desde correlaciones simples de una linea de datos hasta modelos alta­ mente complejos que requieren muchas horas de computo utili­ zando computadores centrales. El aspecto que unifica a todos estos modelos es que el rumbo del incendio esta fijado por las variables que establecen el ambiente en el cualeste ocurre. Las condiciones fisicas que determinan el progreso y el resultado del incendiose conocen como el escenatio.de incendio. El escena­ rio de incendio incluye los combustibles involucrados,.la distri­ buci6n de los combustibles,las caracteristicas delaedificaci6n ysus sistemas de proteccioncontra incendios,la localizacion de la ignici6n, la ubicacion y capacidades de los ocupantes y todas las demas variables que afectan el resultado del incendio. Por consiguiente, para todos los modelos por determinacion del in­ cendio, la formulaci6n del escenario de incendio es de impor­ tancia critica. Un ejemplo de un modelo matematico muy simple es una ecuacion que describe la relaci6n mostrada en la Figura 2.1.1. LID = 0,2 (Q2/5/D)

Donde las unidades de longitud estan en metros y la tasa de li­ beraci6n de calor esm en kW. (Para las Unidades Usuales de los E.UA, 1 m = 39,37 pulgadas; 1 kW = 1655 Btu/s.) Esta ecua­ cion es el resultado de aplicar los principios de modelizaci6n de Froude. Hay disponibles otras ecuaciones que son aplicabies a valores todavia mas bajos de LID. En el otro extremo de la escala de complejidad estan los modelos que describen el comportamiento del incendio en uno

Introducci6n a la mode/izaci6n del incendio

x 120 l(

80

0.4

0.8

1.2

1.6 0.4 Altura (m)

0.8

1.2

1.6

2.0

FIGURA 2.1.3 Comparacion del perfil de temperatura de un incen­ dio en un cuarto con el equivalente modelo par zona idealizado

o mas cuartos. Estos modelos pueden ser complejos ya que in­ cluyen muchos procesos fisicos/quimicos 0, porque pocos pro­ cesos son modelados con gran detalle, En general estos modelos complejos pueden clasificarse como modelos de zona y mode­ los de dinamica de fluidospor computaci6n (CFD), tambien co­ nocidos como modelos de campo. Tal vez el atributo mas importante de los modelos del in­ cendio por computador es su habilidad para predecir con exac­ titud y de manera realista, el comportamiento relevante del incendio dentro de sus limitaciones establecidas. La capacidad de prediccion de un modelo depende tanto de la comprension cientifica fundamental de los procesos que esmn siendo mode­ lados, como de la traducci6n de esa comprensi6n dentro de algun esquema de calculo. En este punto, quedan todavia mu­ chos defectos importantes en la comprension cientifica del in­ cendio y de los procesos relacionados. Sin embargo, este conocimiento deficiente, nonecesariamente retrasara el desa­ rrollo de calculos que permitan un aumento en las predicciones. No es necesario comprender completamente un f~116meno en el contexto puramente cientifico, para que se pueda aprovechar un nivel inferior de entendimiento para finespracticos y de disefio. De hecho, Jos modelos actuales sacan mucho provecho del co­ nocimiento "imperfecto" para producir resultados aceptables. Pueden encontrarse discusiones mas generales sobre el .estado de laciencia relacionada con el incendio, en la investigacion de Emmons, Pagni y Friedman,8-10

Modelos de Zona de Incendio El ambiente del incendio en un cuarto es bastante complejo. Se han logrado aclaraciones importantes sobre el comportamiento del incendio por medio de una simple construcci6n conceptual l1amada modelizacion por zona. En esencia, un modelo por zona asume que el compartimiento puede idealizarse y componerse de dos regiones: (1) una regi6n superior, l1ena de gases calien­ tes de combustion y, (2) una region inferior, llena de aire esen­ cialmente frio. Cada region 0 zona es idealizada para que tenga temperaturas y concentraciones de gas uniformes. El plano que divide las dos zonas es la interface de la capa caliente que puede

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2-5

2-6

SECC10N 2 •

Analisis para proteccion contra incendios

moverse verticalmente durante unincendio. La Figura 2.1.3 muestra una comparacion del perfil de temperatura en un inren­ dio que ocurre en un cuarto, con el modelo equivalente ideali­ zado por zona. En un caso, el concepto del modelo por zona coincide bastante bien con la realidad; en el otro, las diferencias se ven claramente. Las concentraciones de gas se idealizan de la misma manera. EI concepto del modelo por zona simplifica el ambiente rer­ mico del incendio en un cuarto, a solo dos temperaturas y a una altura de la interface, en lugar de un campo tridimensional de temperatura. Las simplificaciones importantes se realizan mate­ maticamenteypor COlJJputac.i6n._EstasJ,jmplificaciones, ,ha.n hecho que .sean manejables muchos problemas de incendio y han permitido que se logren progresos importantes. Por supuesto, son necesarios componentes adicionales para especificar completamente el ambiente del incendio. Senecesi­ tan los flujos de ventilacion, elarrastre del penacho, la transfe­ renda de calor y los modelos de combusti6n. Aun cuando cada uno de los submodelos de los componentes es bastante simple, el resultado cuando estos se unen, es un modelo complejo que requiere la utilizacion de computadores para realizar caIculos eficientes y pnicticos. Por definicion, los modelos pOI zona siempre seran aproxi­ mados. La clave es determinar si las predicciones estan "10 bas­ tante cerca" como para proporcionar una vision clara y significativa para la situaci6n que se esta estudiando. La mode­ lizacion por zona proporciona una vision clara de muchos pro­ blemas reladonados con el incendio. La pregunta real es bajo que condiciones estos modelos proporcionan resultados bastante acertados. Esta pregunta ha perrnanecido sin respuesta por mucho tiempo. Hay disponible una cantidad razonable de datos de validaci6n de ensayos bien caracterizados, que pueden ser comparados con modelos entre uno y seis compartimientos con escalas de longitud de 3,05 m (10 pies), que estan conectados pormediode un corredor y con un incendio conocido de mo­ desto tamafto de menos de 1000 kW (1055 Btu/S)Y·24 Ellimite hasta el cual pueden aplicarse efectivamente los modelos pOI zona en areas abiertas 0 en estructu.ras aItas,es incierto. Elparadigrnade un'modelodedos zonas no exc1uye·de porsisu utilizacion en estructuras grandes 0 aitas, sino que mas bien hace mas extensa la asumpci6n de propiedades uniformesdentro de una zona. Quintiere presenta un excelente resumen de las asumpciones fundamentales de la modelizaci6n por zona?5 Dis­ cusiones adicionales sobre el estado y las limitaciones de la mo­ delizaci6n por zonas, se presentan en otro sitio. 26-29 Aunque la cantidad de modelos de incendio por zona es muy grande, Fried­ man ha revisado el modelo de mayor disponibilidad 30 y, Beard ha hecho una revision de unos cuantos de los modelos mas am­ pliamente utilizados. 31 El estado de la modelizadon por zona como una herra­ mienta que predice los hechos puede evaluarse con cierta con­ fianza segUn se explica a continuacion. Para un cuarto relativamente pequefiO [9,3 (aproximadamente 100 pies cua­ drados)] con una fuente del incendio bien descrita, bien venti­ lada, puede estimarse la temperatura, la posicion de la capa y las concentraciones de gas con una exactitud aceptab1e. Una de las limitaciones de la modelizaci6n por zona, es lIenar con humo un corredor y luego los cuartos adyacentes, 10 que tambien puede

describirse adecuadamente. Este caso no implica que, para las condiciones que estan fuera de esta estrecha descripcion, la mo­ delizacion sea inexacta 0 inaceptable sino que por el contrario los resultados deben evaluarse cuidadosamente dentro del con­ texto del nivel de prediccion requerido, as! como de la eviden­ cia experimental independiente. Mas alla de comparar las predicciones con datos mentales obtenidos de los estudios de validacion de las Refe­ rencias 11-24 discutidas anteriormente, los aspectos involucrados en la evaluaci6n de los modelos de incendio han comenzado a recibir atenci6n en la comunidad tecnica de pro­ t~ciQJlQo!1tramcengio.

documentar yevaluarIos modelos deincendio esti co­ menzando a realizar la tarea de proporcionar documentos de orientacion, sobre la utilizacion de los modelos de incendio. ISO TC 92 SC 4 cuenta con grupos internacionales de expertos que tambien estin desarrollando una orientaci6n sobre la va1idaci6n y verificacion de los mo·delos. Aunque estos esfuerzos son los primeros pasos tentativos, estos reflejan el reconocimiento de que existe la necesidad dentro de la comunidad de lucha contra incendios, de comprender la aplicabilidad, las 1imitaciones y exactitud de los modelos de proteccion contra incendio que estan siendo utilizados en los analisis de riesgo y en el disefto. Las siguientes discusiones intentan describir brevemente el estado actual y las posibilidades a corto plazo para realizar mo­ delos de algunos fen6menos importantes. Ningtin mode1o se da por sentado, mas bien, la discus ion resume la capacidad inte­ grada de los modelos por zona de HARVARDIFIRST y

Ignici6n. Tanto la ignici6n mediante llama piloto como la sin llama piloto, las cua1es se deben al calentamiento por radiaci6n, pueden ser aproximadas y si se conoce la temperatura de igni­ cion, pueden utilizarse datos del ensayo de ignicion a pequefta escala (ASTM Comportamiento de la Combustion. Actualmente no puede predecirse el comportamiento de la combustion de un unico ar­ ticulo combustible. EI tratamientodeeste subfenomeno'Obvia­ mente importante en los modelos, se realiza a traves de correlacionesemplricas y/o datos de ensayo a gran escala. Son posibles las aproximaciones que utilizanensayos a pequefta es­ cala. 39 Es poco probable que a corto plazo se realice un trata­ miento mas fundamental. Los metodos empiricos, los datos a pequefia esc ala y a gran escala y las asumpcionesde las "bases de disefio" del incendio, contipuaran siendo parte de las bases de los mode10s por zona. Propagacion de la Llama. la modelizaci6n de la propagacion de la llama sobre interiores ha sido un area muy activa en el desarrollo del modelo. 40-47 Los modelos de propagacion de la llama utilizan el de datos provenien­ tes'rle ensayos a pequefta escala, tales como el calorimetro de cono y el aparato LIFT para predecir la propagacion de la llama y, latasa de liberaci6n de calor en incendios que oeurren en muros y esquinas. Estos modelos estan comenzando a ser in­ corporados como submodelos dentro de los modelos de incen­ dio por zona. 48 Se esperaque los conceptos desarrollados en este

CAPiTULO 1 • Introduce/on a la mode/izaclon del incendio

trabajo se utilicen para enfrentar los problemas mas dificiles de propagacion de la llama y la prediccion dc la tasa de liberacion de calor para articulos individuales combustibles. Efectos del Compartimiento Balance deenergia. Las aproximaciones tipo zonaestan siendo mejoradascon la inclusion de los penachos ode las lla­ mas que alcanzan el cielo raso, como subzonas. Puede calcu­ larse el calentamiento de un .cielo raso en las inmediaciones de una Harna 0 penacho. Pueden estimarse los niveles aurnentados de radiacion,pero no es posible predecir el efecto general sobre elconlpo'~r~el~o,d~L~g~e~d!~., __ ,_,.~,.. ~~._.~,_~,, __

Muros y esquinas. Los metodos actuales utilizados para apro­ ximar el impacto de los muros y esquinas sobrelos penachos, las alturas de las llamas y las llamas que alcanzan el cielo raso, son sospechosos. Es necesario trabajar en el desarrollo de algu­ nos modelos antes que estos submodeJos puedan mejorarse sen­ siblemente. Agotamiento .del oxigeno. Actualmentese trata utiJizando Ia heuristica junto con un indice limitado de oxigeno para Ja tasa de liberacion de energia. Incendio en nn Cuarto Multiple y Propagacion del Humo. Existen varios modelos que tratan la propagaci6n del humo a traves de multiples cornpartimientos utilizando la aproximacion normalizada de "llenado" de hurno de dos zonas. Dependiendo del. problema que esta siendo analiza do, este planteamiento puede producir resultados aceptables. Los limitados estudios empmcos .sobre el fluj 0 de hurno en los corredores pueden inte­ grarse a corto plazo con resultados inciertos. Los flujos en chi­ meneas, escaleras y a traves de. aberturas horizontales de ventilaci6n son mas problematicos. Se requiere de cierto trabajo . experimenta1. 50,51 Se espera que a eortoplazo esten disponibles las aproximaciones que seran de gran utilidad. 'En laactualidad, la propagaci6n del incendio se limita a la ignici6n remota de.objeros.alejados debido,al oalentamientoge­ nerado.por las Uamas yla capa'caliente. La propagacion del fuego hacia los compartimientos multiples es en principio.pre­ decible.Los efectos desconocidosde los ..compartimientos ,mul­ tiples.muy proxim6s quese queman a 10 largo de.un corredor fullco, pueden ser importantcs.Actualmentelapropagacion del incendiodebido a lajgnicion de una capa calientesigue sin 80­ lucion. Ventilacion Forzada. Varios modelos han intentado manejar la ventilacion forzada bajo las configuraciones simples de las abertnras de ventilaci6n. 52 Parece que hay muchos aspectos tec­ nicos importantes sin resolver dentro de la comprension total de la ventilaeion forzada y los incendios, 10 cual impide en muchos casos una modelizaci6n efectiva. Predicciones de la Post-combustion Subita Generalizada (Flashover). El inicio de la combustion siibita generalizada dentro de un compartimiento plantea un dificil problema de pre­ dicci6n. Los problemas tecnicos importantes sin resolver, inclu­ yen la prediccion de una tasa de combustion aumentada por la

2-7

radiacion;.la combusti6n en las aberturas de ventilacion y la pro­ pagacion .de la llama por los corredores. 53 Existe un area dondelos incendios posteriores ala com­ busti6n subita generalizada estan muy bien caracterizados. La prediccion de la temperatura como una funcion del tiempo para calcular la resistencia al fuego de una estructura, esta muy bien desarrollada. Los plantearnientos de diseiio .que utilizan mode­ los posteriores a la combustiOn subita generalizada son altema­ tivas aceptadas en variospaises para los requisitos establecidos de resistencia al fuego. Sin embargo, estos resultados positivos se han obtenido en modelos de una zona unica. Los modelos de . .oos-zonas,-eoInO' el-eFA:S'f;1iemleapredeclf-.ell' exceso'las'tem­ peraturas en los incendios de eompartimientos posteriores a la combustion .subita generalizada, especialmente paragrandes abertnras de ventilacion. 54 EI modele escapaz de.producir tem­ peraturas predecibles de la capa, las cuales son superiores a cual­ quier temperatura