resistencia al fuego

Corporación de Desarrollo
Tecnológico
Cuarta conferencia tecnológica
27 mayo 2009
“Normativa de reacción al fuego”
Orelvis González y Rodrigo Aravena
www.cdt.cl
Corporación de Desarrollo Tecnológico
1 de 72 págs.
NORMATIVA Y REQUISITOS DE
REACCIÓN AL FUEGO EN MATERIALES
DE CONSTRUCCIÓN
CHILE Y EL MUNDO
Orelvis González / Rodrigo Aravena
Área de Ingeniería de Protección Contra Fuego (IPF)
DICTUC S
S.A.
A
Ingeniería de Protección Contra el Fuego (IPF)
E
Ensayos
•
•
•
Ensayos de Resistencia al Fuego: Horno de
diseño único en Sudamérica.
Ensayos de Reacción al Fuego.
Ensayos bajo normativa chilena e
internacional
Asesorías
•
•
•
Diseño e implementación de soluciones de ingeniería de protección
contra fuego
g en instalaciones.
Inspecciones de cumplimiento de normativas a instalaciones según
estándares nacionales e internacionales (Fuego).
Investigaciones de Incendios.
Capacitación
•
•
Seminario Internacional de Ingeniería de Protección contra
I
Incendios:
di 8 Jornadas
J
d Realizadas.
R li d
- Sistemas de Evacuación (2009)
www dictuc cl/ipf
www.dictuc.cl/ipf
Temario
Parte I
• Marco Introd
Introductorio.
ctorio
• Reacción vs Resistencia al Fuego.
• Caso Chileno:
E
Ensayos
vs Exigencias,
E i
i consistencia
i
i de
d la
l reglamentación.
l
ió
• Catástrofes y materiales.
Parte II
• Normativa Internacional en reacción al fuego
g de materiales
• Casos: Europa, USA, Argentina y Brasil
• Proyecciones en Chile.
R
Reaccion
i
vs resistencia
i t
i all
fuego
t
tempera
atura
Línea de Tiempo de Incendio
Curva temperatura-tiempo de un incendio
Etapa de
calentamiento
Etapa de
enfriamiento
Ignición
tiempo
flashover
N h
No
hay riesgos
i
para la
l estructura.
t
t
VIDEO
Reacción al Fuego
Lo que interesa evaluar es:
• Qué tan “fácil” puede ser encendido un material.
• Qué tan rápido se propagarán las llamas por ese material.
• Cuál (y cómo) es la contribución de energía al incendio.
• Qué se puede decir de los humos que se generan.
generan
En general los ensayos se aplican a materiales
En suma, la reacción al fuego permite caracterizar como un material se
comporta en las etapas iniciales de un incendio.
Línea de Tiempo de Incendio
Reacción al Fuego
Reacción al Fuego
• Internacionalmente no existe uniformidad en los métodos de evaluación
(
(ensayos
“
“comerciales”).
i l ”)
• Hay muchísimas normas de ensayo, que miden distintas propiedades y de
distinto modo: materiales (en general),
general) líquidos,
líquidos sólidos,
sólidos evaluación de
humos, reacción a la llama, etc.)
• Lo q
que mide un ensayo
y no necesariamente (y rara vez)) es comparable
p
a otro.
• No en todos los países hay exigencias.
• En los últimos años la Comunidad Europea ha unificado los ensayos.
ensayos
• Estados Unidos posee normativa propia (ASTM, NFPA, UL) distinta a la
europea.
Resistencia al Fuego
RF :
“Cualidad de un elemento de construcción de soportar las
condiciones de un incendio estándar,, sin deterioro importante
p
de su capacidad funcional. Esta cualidad se mide por el
tiempo, en minutos, durante el cual el elemento conserva la
estabilidad mecánica,
mecánica la estanquidad a las llamas,
llamas el
aislamiento térmico y la no emisión de gases inflamables”.
(definición en Chile).
Resistencia al Fuego
Los ensayos se realizan en un horno, donde probetas “tamaño
real” se someten a este incendio simulado (NCh 935 I y II)
El ensayo intenta “imitar” un incendio ya desarrollado, modelándolo
como el aumento de la temperatura ambiental como función del
tiempo
T (t ) = 345 log(8t + 1) + T0
1200
temperatura (ºC)
1000
800
600
400
200
0
0
30
60
90
120
tiempo (min)
150
180
210
Línea de Tiempo de Incendio
Resistencia al
Fuego
Resistencia al Fuego
El ensayo tiene 2 variantes:
• Elementos de Separación de Ambientes: lo que interesa es
cuanto tiempo demora esta separación en impedir el paso del
incendio (compartimentación)
Resistencia al Fuego
El ensayo tiene 2 variantes:
• Elementos Estructurales: cuanto tiempo mantienen su función
soportante
Resistencia al Fuego
Los criterios de falla, son:
aislamiento
l
estanqueidad
estabilidad
Reacción al Fuego
g
vs
Resistencia al Fuego
g
Caso Chileno
Condiciones de seguridad contra
incendio en Chile
SITUACIÓN ACTUAL
Un diseño adecuado de edificaciones resistentes y seguras a la acción del fuego,
debe considerar los siguientes documentos legales y normativos:
1) Ordenanza General de Urbanismo y Construcciones (OGUC )
2) Li
Listado
t d Ofi
Oficial
i l de
d comportamiento
t i t all fuego
f
3) Normas y decretos nacionales (INN)
(MINVU)
OGUC
El diseño de los edificios busca cumplir con :
•
Salvamento de los ocupantes en caso de incendio
•
Reducir al mínimo el riesgo de incendio
•
Evitar la propagación del fuego, tanto al resto del edificio como desde
un edificio a otro.
•
Que se facilite la extinción de los incendios
¾ Para lograr estos objetivos, los edificios deberán protegerse contra incendio.
¾ Para estos efectos,
efectos se distinguen dos tipos de protección:
Tipos de protección contra incendio Æ OGUC:
Protección pasiva:
Aísla la estructura de un edificio de los efectos del fuego
g durante un lapso
p de
tiempo, retardando su acción y permitiendo al evacuación de los ocupantes antes
del eventual colapso de su estructura, dando tiempo a la llegada y acción de
Bomberos.
Bomberos
Protección activa:
La compuesta por sistemas que, conectados a sensores o dispositivos de
detección,, entran automáticamente en funcionamiento frente a determinados
rangos de partículas y temperatura del aire, descargando agentes extintores de
fuego tales como agua, gases, espumas o polvos químicos.
Resistencia al Fuego
Casii ttodos
C
d llos códigos
ódi
constructivos
t ti
iincorporan exigencias
i
i
respecto a la resistencia al fuego.
En Chile se les conoce como F-”algo”
F algo , y las exigencias están
definidas en la Ordenanza General de urbanismo y
Construcción (OGUC)
E
Ensayos
vs E
Exigencias
i
i
Reglamentaciones exigen “probar” los materiales
o habitual
ab ua es e
el s
siguiente
gu e e esque
esquema
a (co
(consistencia):
s s e c a)
Lo
Propiedad
Ensayo
Norma de
Ensayo
≠
Requisito
Código de
Construcción
L i l ió de
Legislación
d R
Reacción
ió
Reacción al Fuego
N
Normativa
ti
y exigencias
i
i
a considerar
id
Así como se exige cierta resistencia al fuego según el tipo de construcción es
necesario considerar exigencias en cuanto a los contenidos:
• Características respecto a sus condiciones de ignición y propagación de
llama.
• Características con respecto a la generación de humos.
La normativa chilena actual (ensayos) de comportamiento de materiales
no es adecuada para medir estas características
Normas (NCh) de ensayos
Norma
NCh 1914/1
NCh 1974
NCh 1977
NCh 1979
NCh 2121/1
NCh 2121/2
Nombre
No combustibilidad
Pinturas - retardo al fuego
Revestimientos textiles
Telas
Plá ti
Plásticos
autosoportantes
t
t t
Plásticos flexibles
Citada en
OGUC Exigencia
si
no
si
no
si
no
si
no
no
no
no
no
Los Laboratorios de Fuego tienen implementadas estas normas, sin
tener demanda de mercado (no hay exigencias).
Estas normas no entregan
g ni requisitos
q
ni clasificación p
por si mismas.
El caso chileno:
hil
Reacción al Fuego
Ensayo
Requisito
Norma de
Ensayo
Código de
Construcción
El caso chileno:
hil
•Hay normas pero no exigencias ni clasificaciones.
•Las normas existentes en su mayoría corresponden a adaptaciones
internacionales de larga data.
•No
N están
á bien
bi cubiertos
bi
l ítems
los
í
más
á importantes
i
d la
de
l reacción
ió all
fuego
•Por lo mismo se requiere modificar el sistema.
sistema
•Hay una excelente oportunidad de desarrollar un sistema de
exigencias
g
y ensayos
y consistente q
que entregue
g información útil.
•Lo anterior requiere un alto despliegue de capacidades profesionales.
•Mucho
Mucho más complejo que decidir “ensayos”
ensayos es cuantificar las
exigencias.
Et
Etapas
de
d un IIncendio
di
Interacción de fenómenos bastante compleja:
Origen
Detección y
extinción.
P
Propagación
ió
Flashover
(desarrollo)
Decaimiento
Caract. de
materiales
Generación
y control
t l de
d
humos
E
Evacuación
ió
Resistencia
al Fuego
Et
Etapas
de
d un IIncendio
di
“Bien”
Bien Cubiertos
Origen
Detección y
extinción.
P
Propagación
ió
Flashover
(desarrollo)
Decaimiento
Caract. de
materiales
Generación
y control
t l de
d
humos
E
Evacuación
ió
Resistencia
al Fuego
Et
Etapas
de
d un IIncendio
di
“Semi
Semi - Cubiertos
Cubiertos”
Prot. Activa
Origen
Detección y
extinción.
P
Propagación
ió
Flashover
(desarrollo)
Decaimiento
Caract. de
materiales
Generación
y control
t l de
d
humos
E
Evacuación
ió
Resistencia
al Fuego
Et
Etapas
de
d un IIncendio
di
NO cubiertos (o pobremente)
Origen
Detección y
extinción.
P
Propagación
ió
Flashover
(desarrollo)
Decaimiento
Caract. de
materiales
Generación
y control
t l de
d
humos
E
Evacuación
ió
Resistencia
al Fuego
Et
Etapas
de
d un IIncendio
di
NO cubiertos (o pobremente)
Origen
Detección y
extinción.
P
Propagación
ió
Flashover
(desarrollo)
Decaimiento
Caract. de
materiales
Generación
y control
t l de
d
humos
E
Evacuación
ió
Resistencia
al Fuego
R
Resumen
Resistencia vs Reacción al Fuego
•A
Actualmente
t l
t en Chile
Chil los
l requisitos
i it de
d protección
t ió contra
t incendios
i
di
se entran en “Resistencia al Fuego”.
• Resistencia al Fuego presupone un incendio totalmente desarrollado.
• La “reacción al fuego”
g
detalla el comportamiento
p
de los materiales
en las etapas iniciales de un incendio.
• No basta con “resistencia
resistencia al fuego “ (F
(F-90),
90), el comportamiento
especifico de los materiales define el riesgo asociado a un incendio.
• La legislación internacional respecto a reacción al fuego es MUY
DIVERSA.
•L
La legislación
l i l ió chilena
hil
es particularmente
ti l
t pobre
b en cuanto
t a reacción
ió
al fuego.
Comportamiento
C
t
i t de
d Materiales
M t i l
y
análisis de Catástrofes
P bl
Problema
C
Central
t l
Los aspectos no cubiertos son tan importantes como
el item “resistencia al fuego”:
Año 2004,
Añ
2004 Incendio
I
di en Supermercado
S
d Ycua
Y
B l ñ – P
Bolaños
Paraguay: aprox. 450
muertes. Causa: calentamiento de ducto de extracción de gases de cocina,
encendido de aislación térmica en techumbre.
Año 2004, Incendio en Discoteque Cromagnon, Buenos Aires, aprox. 200
muertes. Causa: Bengalas
g
encienden aislación.
Problema Central
En NINGUNO de los 2 casos hubo problemas mayores de
“resistencia al fuego”, las muertes no estuvieron asociadas a
colapso
l
estructural
t t l nii a fallas
f ll de
d compartimentación
ti
t ió
Los problemas fueron una combinación entre mala disposición (y
mal uso) de vías de evacuación y uso de materiales altamente tóxicos
y/o de rápida propagación de llama.
RF no resuelve todo el problema!
N
Normativa
ti
Internacional
I t
i
l
Normativa
Europea
UNE-EN 13501-1: Clasificación en función del comportamiento
frente al fuego de los productos de construcción y elementos
para la edificación - Parte 1: Clasificación a partir de datos
obtenidos en ensayos de reacción al fuego (2002)
La Filosofía
•Escenarios de Fuego:
Ataque limitado del fuego (inicio del incendio): interés en conocer la
•Ataque
velocidad de propagación de la llama y la caída o no de gotas. ISO 11925-2:
Ensayo del pequeño quemador.
•Elemento
El
t único
ú i que arde
d en la
l habitación:
h bit ió fase
f
más
á avanzada
d del
d l incendio.
i
di
Se evalúa: la extensión del fuego, el desprendimiento de calor, la cantidad y
calidad de los humos y la caída de gotas o partículas incandescentes. ISO
13823: elemento aislado ardiendo.
ardiendo
•Fuego totalmente desarrollado: Aporte de energía al incendio, con
independencia de su colocación. Los métodos de ensayo en este caso son
dos:
•ISO 1182: Horno de incombustibilidad
•ISO 1716: Bomba calorimétrica
Métodos de Ensayo
1. Ensayo de inflamabilidad (EN-ISO 11925/2)
• 6 Muestras de 25 x 9 cm.
• Llama (propano) de 20 mm
• Tiempos de exposición: 15 o 30 s.
• Informe:
•Hay ignición?
•Velocidad de propagación de llama.
•Goteo?
Métodos de Ensayo
2. Ensayo de un único objeto ardiendo (EN-ISO 13823)
•La probeta consiste en 2 alas verticales que forman
un ángulo recto.
•Probeta expuesta a un quemado (propano) que genera
30,7 ± 2 kW.
•Duración test: 20 minutos
•Evalúa:
•Emisión
Emisión de calor
•Producción de humo
Propagación lateral de llama
•Propagación
•Goteo incandescente
Métodos de Ensayo
2. Ensayo de un único objeto ardiendo (EN-ISO 13823)
•Posiblemente el ensayo más complejo.
•Equipamiento:
•Quemadores
•Contralor de caudal másico
•Sistema de extracción de humos
•Termopares
•Analizador O2
•Analizador infrarrojo de CO2
•Sistema de medida de atenuación de luz
Métodos de Ensayo
2. Ensayo de un único objeto ardiendo (EN-ISO 13823)
excluye suelos
•Informe:
•Goteo?
•Gráfico HRR(t)
•FIGRA
FIGRA (velocidad
( l id d de
d crecimiento
i i
d l fuego)
del
f
) (W/s)
(W/ )
•SMOGRA (índice de velocidad de crecimiento de humos)
•LFS:
LFS propagación
ió de
d llama
ll
l t l
lateral
•TSP: producción total de humos
•THR: Total de calor desprendido
Métodos de Ensayo
3. Determinación del comportamiento de revestimientos de
suelos mediante una fuente de calor radiante (ISO 9239-1)
9239 1)
•Exclusivo ppara suelos
•Alternativa al método anterior
•Flujo de calor “constante” desde el panel
•Equipos:
•Cámara de ensayos
•Panel radiante
•Sistema de extracción
•Pirómetro, Termopares, Flujómetro
Métodos de Ensayo
3. Determinación del comportamiento de revestimientos de
suelos mediante una fuente de calor radiante (ISO 9239-1)
9239 1)
•6 muestras de 105 x 23 cm
•Análisis de humo
•Entrega:
•Flujos críticos en el punto de extinción
(propagación)
•Tiempo y distancia de propagación
Métodos de Ensayo
4. Ensayo de No Combustibilidad (EN-ISO 1182)
•Horno Eléctrico, Cilíndrico
•Probetas 50 mm alto, 45 mm diámetro
•5 repeticiones
•Horno a 750ºC
Métodos de Ensayo
4. Ensayo de No Combustibilidad (EN-ISO 1182)
•Clasifica al material como combustible o no
•Criterios:
•Aumento temperatura en probeta
•Tiempo de llamas sostenidas
•Pérdida de masa
Métodos de Ensayo
5. Ensayo de determinación del calor de combustión (EN-ISO
1716)
•Bomba Calorimétrica.
•3 repeticiones
•Se entrega el PCS del material
Clasificación
•EN-13501: Excluye Suelos
No
combustibilidad
Calor de
Combustión
A1
x
x
A2
x
x
Inflamabilidad
Esquina
B
x
x
C
x
x
D
x
x
E
x
F
No cumple “E”
Clasificación
Inflamabilidad
Esquina
No combustibilidad
Calor de Combustión
A1
Δ Tº ≤ 30ºC
Δ m ≤ 50%
t llama= 0 s
PCS ≤ 2,0 MJ/kg
A2
Δ Tº ≤ 50ºC
Δ m ≤ 50%
Tllama ≤ 20 s
PCS ≤ 3,0 MJ/kg
B
V prop ≤ 2,5
, mm/s
(expuesto por 30 s)
• FIGRA ≤120 W/s
• THR ≤ 7,5 MJ
C
V prop ≤ 2,5 mm/s
(expuesto por 30 s)
• FIGRA ≤ 250 W/s
• THR <= 15 MJ
D
V prop ≤ 2,5
2 5 mm/s
(expuesto por 30 s)
FIGRA ≤ 750 W/s
E
V prop ≤ 7,5 mm/s
(expuesto por 15 s)
F
sin
i criterios
it i o no
cumple con clase E
Clasificación
Æ por producción de humos, según ensayo de “esquina” (pronombre
para clases A2, B, C y D)
Humos
SMOGRA
TSP
S1
≤ 30 m2/s2
≤ 50 m2
S2
≤ 180 m2/s2
≤ 200 m2
S3
no cumple s2
Æ por goteo,
goteo según ensayo de “esquina”
esquina , (pronombre para clases A2,
A2 B,
B C y D)
d0
no hay goteo
d1
goteo < 10s
d2
no cumple d1
Clasificación
Clasificación
(suelos)
Inflamabilidad
Esquina
Calor Radiante
A1fl
Flujo crítico
> 8 kW/m2
A2fl
j crítico
Flujo
> 8 kW/m2
Bfl
IDEM Efl
IDEM Efl
Flujo crítico
> 4,5 kW/m2
Dfl
IDEM Efl
Flujo crítico
> 3 kW/m2
Efl
V prop ≤ 7,5 mm/s
(expuesto por 15 s)
Ffl
sin criterios o no
cumple con clase E
Cfl
No
combustibilidad
Calor de
Combustión
Δ Tº ≤ 30ºC
Δ m ≤ 50%
t llama= 0 s
PCS ≤ 2,0 MJ/kg
Δ Tº ≤ 50ºC
Δ m ≤ 50%
Tllama ≤ 20 s
PCS ≤ 3,0 MJ/kg
Clasificación
(suelos)
Æ por producción de humos, según ensayo de “suelos” (pronombre
para clases A2fl, Bfl, Cfl y Dfl)
Humos
SMOGRA
S1
≤ 750% x minutos
S2
No cumple S1
Clasificación
(suelos)
España
ÆCada país determina las propias combinadas con medidas de
compartimentación y RF:
ÆEspaña:
ÆEdificios de concurrencia pública:
ÆParedes y techos: clase B-s1-d0.
B-s1-d0
ÆPisos: BFL-s1
USA:
USA
USA:
USA
UL 723: “Test
Test for Surface Burning Characteristics of Building
Materials”, también conocido como “Tunel de Steiner” (ASTM E 84,
NFPA 255). Usado para medir propagación de llamas y generación
d humos.
de
h
USA:
USA
Clasificación (definida en NFPA 101):
MUROS Y CIELOS (UL 723)
Clase
propagación
humo
A
índice 1 < 25
Índice 2 < 450
B
26< índice 1 < 75 Índice 2 < 450
C
76 < índice 1 < 200 Índice 2 < 450
USA:
USA
UL 253: “Standard
Standard Method of Test for Critical Radiant Flux for Floor
Covering Systems Using a Radiant Heat Energy Source”.
USA:
USA
Clasificación (definida en NFPA 101):
PISOS
Clase
Flujo crítico I
> 0,45 W/cm
/ 2
II
> 0,22 W/cm2
USA:
USA
Exigencias (ejemplos de NFPA 101):
En ocupaciones nuevas destinadas a reuniones publicas:
carga
g de ocupantes
p
> 300 Æ materiales clases A o B en muros y
cielos.
En recintos de cuidado de la salud:
El acabado de pisos interior en los corredores de acceso a salida
deberá ser Clase I
Argentina:
ÆNormativa propia basada en ensayos ASTM.
ÆClasificaciones de materiales, combinando ensayos de propagación e
incombustibilidad.
incombustibilidad
Argentina:
ÆNormativa propia basada en…..
ÆClasificaciones de materiales
Argentina:
ÆNormativa propia basada en…..
ÆClasificaciones de materiales
Argentina:
ÆNormativa propia basada en…..
ÆClasificaciones de materiales
Brasil:
ÆMétodos de ensayo similares a Argentina + densidad óptica de
humos.
ÆClasificaciones de materiales según resultados de ensayo:
Brasil:
combustibilidad
b ibilid d
propagación
ió
h
humo
Clase
ISO 1182
NBR 9442
ASTM E662
I
incombustible
‐
‐
II ‐ A
lp < 25
Dm < 450
II ‐ B
II ‐
lp < 25
< 25
Dm > 450
Dm > 450
III ‐ A
25 < lp < 75
Dm < 450
III ‐ B
III 25 < lp < 75
25 < lp
< 75
Dm > 450
Dm > 450
75 < lp < 150
Dm < 450
IV ‐ B
p < 150
75 < lp
Dm > 450
V ‐ A
150 < lp < 400
Dm < 450
V ‐ B
150 < lp < 400
Dm > 450
VI
lp > 400
‐
IV ‐ A
combustible
Proyecto CORFO
Innova Corfo
• Concurso
C
nacional
i l de
d Bienes
Bi
Públi
Públicos
para la
l Innovación
I
ió
• Bien Público: no presenta rivalidad en su uso relativo, no presenta
exclusión relativa a cobros,
cobros baja o nula apropiabilidad.
apropiabilidad
Innova Corfo
Título:
Tít
l Establecimiento
E t bl i i t de
d requisitos
i it de
d reacción
ió all fuego
f
y
generación de humos en materiales de construcción
Objetivo General:
Lograr
g
que las construcciones q
q
que se realicen en el futuro tengan
g asociados
mayores estándares de seguridad contra incendios, lo cual permita disminuir la
cantidad e intensidad de ocurrencia y daños de estos eventos.
Resultado esperado:
Normativas de ensayos y exigencias relativas a la reacción al fuego de
materiales de construcción según el uso de estos Æ OGUC.