Manual de Prevención
Muros y separaciones cortafuegos
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Introducción. Los muros cortafuegos y/o espacios de separación son los últimos medios para limitar una pérdida catastrófica por incendio una vez que hayan fallado todos los restantes dispositivos de seguridad. Hoy en día las instalaciones industriales modernas tienen grandes áreas para procesos (peligros) y para el almacenamiento correcto de los productos, la cantidad de materiales expuestos en cada área estará delimitada por los muros cortafuegos. El objetivo de estas directrices es suministrar al Ingeniero de Prevención los parámetros y criterios mínimos que le permitan diseñar de forma adecuada un muro y/o espacio de separación cortafuegos.
Índice Introducción.
3
Espacios de Separación.
4
Separaciones Cortafuegos Internas.
6
Muros Cortafuegos Normalizados.
6
Muros Cortafuegos.
7
Barreras Cortafuegos.
12
Paredes Cortafuegos.
13
Protección de Aberturas.
13
Puertas Cortafuegos.
13
Otras Aperturas.
13
Cuando estas condiciones se cumplan, será posible realizar estimaciones correctas y realistas del PML (Máxima Pérdida Posible), usando la definición de Allianz aplicable para este fin. Los muros y/o espacios de separación cortafuegos deben prevenir la propagación del calor, las llamas y el humo de una zona a otra. La carga de fuego y la capacidad de propagación del incendio son los factores más importantes que han de tenerse en cuenta. Estas normas no cubren todas las opciones posibles y, por tanto, deben ser consideradas como directrices; las mismas no son aplicables a edificios de elevado número de plantas rascacielos), ni a los riesgos químicos y/o petroquímicos.
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Separaciones Cortafuegos Internas.
Fig. 3 Muro cortafuegos entre edificios con diferentes tipos constructivos de actividadesdistintas.
Los muros cortafuegos separan y subdividen los edificios para prevenir cualquier propagación del fuego, el calor y/o el humo, todo ello sujeto a los criterios de fijación de PML, siempre que el incendio se origine en uno de los compartimentos (fig. 4). Esto implica que el muro debe ser suficientemente resistente como para SOPORTAR todas las fuerzas liberadas durante el incendio.
Por tanto la carga de fuego y la propagación del mismo en el compartimento son los factores principales que determinan la duración de un incendio. Ambos factores están fuertemente ligados al tipo de bienes/procesos y a la configuración del almacenamiento, así como a la compartimentación y/o separación entre edificios.
La carga de fuego equivalente se expresa normalmente en kilos de madera de pino por metro cuadrado, con una potencia de combustión de19 MJ/Kg. La carga de fuego se clasifica en los siguientes 4 grupos: Baja < 55 kg/m2 Media 55/110kg/m2 Alta 110/220 kg/m2 Muy alta > 220 kg/m2 La duración de un incendio está directamente relacionada con la carga de fuego. Como norma general se toma la siguiente relación: 1 kg. de madera de pino = 1 minuto. Esto significa que un incendio en un edificio industrial y/o almacén puede mantenerse durante horas. Los propios materiales de construcción y la construcción final de un muro cortafuegos debe cumplir ciertos criterios con respecto a su capacidad de aislamiento térmico, su resistencia al fuego y su estabilidad. Las especificaciones están generalmente fijadas por las Normas nacionales en cada uno de los países, referentes a los procedimientos de ensayos y a los criterios seguidos en los mismos. Las Normas más comúnmente empleadas son DIN (Alemania), ASTM (USA), NFPA (USA), AFNOR (Francia) y UNE (España).
Fig. 5 Esquema de la propagación de un incendio.
En comparación con la propagación interna que hemos tratado anteriormente, otro aspecto del desarrollo de los incendios es la posibilidad de una propagación externa resultante de la combustibilidad derivada de las caracte-rísticas constructivas del propio edificio, combinada con otros factores como son principalmente la cubierta y las fachadas exteriores (fig. 5). Por tanto, se debe poner una especial atención en el tipo de materiales existentes en el área examinada.
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Muros Cortafuegos Normalizados. La definición aplicable es la siguiente: Un muro cortafuegos normalizado es un muro que sobresale por la cubierta, el cual no debe ser portante, con suficiente resistencia al fuego para prevenir la propagación externa e interna de un incendio, del humo y/o de la radiación de calor, debiendo tener, por tanto, la suficiente estabilidad para soportar cualquier fuerza que pueda provocar el colapso del mismo.
Fig. 6 Un gran incendio que ha
El muro deberá extenderse desde et suelo hasta el forjado, formando un parapeto que sobresalga por encima de la cubierta, con salientes que sobresalgan por fuera de las fachadas exteriores, cuando éstas sean combustibles y/o disponiendo de franjas incombustibles (alas) en dichas fachadas exteriores a ambos lados de dicho muro, o
en uno de los lados si se trata de un muro de fondo. La resistencia mínima al fuego del mismo debe se, de cuatro horas. Para que un muro cortafuegos, normalizado sea considerado como tal, debe cumplir con las siguientes condiciones: Debe estar diseñado y reforzado para soportar y resistir daños por caída, impacto y colapso de los productos almacenados. Debe ser diseñado para resistir la fractura, penetración y posible desintegración generada por el fuego. Fig. 7
Debe extenderse de una fachada exterior a la otra fachada exterior.
Prolongación esterior, lateral (ala) y final de fachada.
sido controlado por el muro cortafuegos.
Debe tener una prolongación exterior mínima de 1 metro, o una prolongación lateral (ala) mínima de 2,5 metros en caso de franjas incombustibles o una prolongación de 10 metros si se trata de un final de fachada (ver fig. 7). Debe extenderse de forma continua a través de todos los forjados del edificio y a través de la cubierta, formando un parapeto de aproximadamente 1 metro sobre el punto más elevado de la misma. No están permitidas las aberturas en el muro (fig. 8). Fig. 8 Aperturas no permitidas en muros cortafuegos normalizados.
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Muros Cortafuegos. Un muro cortafuegos es similar a un “muro cortafuegos normalizado”, pero el mismo puede tener aberturas protegidas y debe estar construido de material que garantice una resistencia al fuego de 3 a 4 horas, El diseño requerido y las características constructivas de-penderán de la exposición del mismo y del destino para el cual se utilice el edificio En principio, un muro cortafuegos debe estar libre de cargas estructurales (no portante). A pesar de ello, puede ser aceptable otro tipo de diseño como paredes cortafuegos portantes, o abrochadas a las fachadas, o dobles muros sencillos (fig. 9).
Un muro cortafuegos doble está formado por dos paredes sencillas construidas espalda con espalda, con una separación entre ellas de 150 milímetros. Cada pared debe tener como mínimo 3 horas de resistencia al fuego. El muro cortafuegos doble se encuentra más frecuentemente en construcciones nuevas en las que se requiere la edificación de un muro cortafuegos entre una estructura ya existente y la nueva edificación. En la pared preexistente, abrochada al marco del edificio en cuestión, puede ser necesario aumentar su resistencia al fuego. La nueva pared contra incendios puede ser elevada a su lado y fijada al marco del nuevo edificio. Si un incendio de un lado del muro causa la pérdida de la pared correspondiente al lado del incendio, la pared situada detrás podría seguir en pie (fig. 9).
Los muros no portantes son frecuentemente usados en edificios de construcción moderna (conocidos como «cantilever»), no tienen amarres al marco del edificio y no soportan carga alguna, excepto su propio peso. Al igual que en un muro cortafuegos normalizado, un muro corta-fuegos debe ser no portante y construido en ladrillo, y/o hormigón armado, y/o mampostería de bloques de hormigón y estará conectado a su base por barras de refuerzo. Para mejorar la resistencia del muro, en el mismo se pueden instalar varillas de hierro o pilares armados (fig. 10). Los pilares no reforzados o reforzados y/o contrafuertes construidos por un solo lado (fig. 11) solo podrán soportar una superficie de pared de 5 metros de ancho y grosor máximo de 300 milímetros. Los pilares deben ser reforzados con barras de hierro para muros de hasta aproximadamente 10 metros de altura. Para muros más altos los pilares requieren una columna de hierro anclada al suelo o incluso pilares adicionales.
Las Normas alemanas se refieren a un RF180 para un muro de Separación de Complejos, el cual puede ser clasificado como un muro cortafuegos siempre que no tenga 4 o más aberturas protegidas en cada piso y que las mismas no excedan de un total de 22 m 2.
Fig. 10 Muro cortafuegos sencillo.
Fig. 9 Doble muro cortafuegos sencillo.
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Estas aberturas deben estar protegidas por ambos lados por mecanismos y/o elementos de protección pasiva que cumplan con una resistencia al fuego de 90 minutos, conforme a las Normas (fig.12).
Son ejemplos de materiales de construcción los muros (lisos sin yeso) fabricados con el grosor mínimo de:
Fig. 13 Especificaciones de construcción.
Mampostería 365 milímetros.
Este muro debe estar construido con un material incombustible y debe cumplir las especificaciones de construcción para una resistencia al fuego de clase RF-180 y debe soportar tres impactos de 4.000 Nm a temperatura superior a 1.000º C (ver figs. 13 y 14).
Hormigón armado 200 milímetros. Bloques de hormigón gasificado de 300 x 250 milímetros (horizontal x vertical) armados con barras.
Fig. 11 Contrafuertes. Fig. 12 Protección pasiva para huecos en muros
Fig. 3 Cálculo de distanciapara separación entre complejos.
cortafuegos. Fig. 14 Separación de complejos por muros cortafuegos. Exigencias y exposición.
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Barreras Cortafuegos.
Paredes Cortafuegos.
Las Barreras cortafuegos (fig. 15) deben tener una resistencia al fuego de 2 a 3 horas, no son portantes y normalmente no están abrochadas se deben extender de suelo a cubierta y estar soportadas en el suelo y amarradas a la cubierta y pueden estar soportadas por columnas.
Las paredes cortafuegos tienen una resistencia al fuego menor de dos horas. Se extienden del suelo al techo, siendo el resto de sus características similar a las barreras cortafuegos. Las barreras y paredes cortafuegos tienen como finalidad confinar el flujo inicial de calor en el área de origen, limitando el funcionamiento innecesario de rociadores fuera del área del incendio y proporcionando el tiempo suficiente para coordinar y poner en marcha los esfuerzos manuales de lucha contra incendios en las áreas adyacentes. Las barreras contra incendios son más efectivas cuando existen exutorios de calor y humo bien dimensionados y los rociadores están en servicio.
No se requieren parapetos ni salientes, ni franjas laterales o topes de fondo y tienen que estar construidas como elementos autoportantes. Todas las estructuras próximas a las barreras cortafuegos o tabiques cortafuegos, tales como tejados, columnas y suelos deben ser incombustibles o resistentes al fuego, así como las estructuras que los soportan. Un ejemplo típico de barreras cortafuegos es un muro simple o una pared abrochada (fig. 15). Un muro de fondo adosado, es una edificación de mampostería o una construcción resistente al fuego levantada para cegar un marco de acero de un edificio, la cual se encuentra anclada a dicho marco y recubierta de un material resistente al fuego. Este muro está rematado en la estructura de acero del soporte de la cubierta.
Fig. 15 Barrera cortafuegos.
Para mantener la estabilidad a ambos lados de la cubierta de acero, ésta debe ser suficientemente resistente para soportar las fuerzas causadas por el colapso de uno de los lados expuestos al fuego. Esta estabilidad se logra normalmente colocando un sistema de amarre a los tirantes del tejado.
La diferencia entre una barrera y una pared cortafuegos es que la primera tiene una resistencia al fuego más alta y se extiende desde el suelo al forjado o a la cubierta. Las paredes proporcionan una protección contra incendios mínima, solo se extiende hasta el techo y están construidas de materiales menos resistentes.
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Protección de Aberturas. El número y tamaño de las aberturas de un muro debe ser mínimo. Su extensión no debe sobrepasar en ningún caso el 25% de la superficie de la misma. Como norma general. el tamaño máximo por abertura debe ser de 10 m 2. Todas las aberturas en muros y barreras cortafuegos deben ser protegidas por puertas cortafuegos, con compuertas, válvulas de cierre automático en los conductos de ventilación (clapetas) y sellado de conductos. Los sellados de conductos deben ser de una resistencia al fuego igual o mayor que el muro en el cual están instalados (figs. 16 y 17). Las puertas y compuertas activadas manualmente y las cortinas de agua no son aceptadas como métodos para proteger aberturas en paredes y barreras cortafuegos. Estos mecanismos deben ser activados automáticamente en las paredes cortafuegos
Fig. 16
Fig. 17
Protección de pasos
Sistema cortafuego para
de cables y conductos de
paso de conductos de
ventilación en muro
transporte neumático a
cortafuegos.
través de muro cortafuegos.
Puertas Cortafuegos. Las puertas cortafuegos deben ser homologadas en un laboratorio de ensayos reconocido, los ensayos deben estar basados en Normas aceptadas internacionalmente, tales como UL 108, NFPA 252, NFPA 101 y DIN 4102. El máximo tamaño de una puerta normalizada es de aproximadamente 11 m2. Las de mayor superficie deben ser clasificadas específicamente como puertas cortafuegos por un instituto de reconocido prestigio, previo ensayo especifico. Los mecanismos deben ser instalados de acuerdo con las especificaciones del fabricante. Fig. 18 - Puerta cortafuego doble comandada por sistema de detección.
Fig. 19 - Puerta cortafuego sencilla y de corredera comandada por sistema detección
Las puertas cortafuegos para salidas de emergencia no deben ser mayores de 1 x 2 metros. Está permitido el uso de cristales resistentes al fuego en puertas de resistencia al fuego de 1,5 horas. Las puertas cortafuegos deben ser montadas con mecanismos de cierre automático, preferiblemente a través de detectores automáticos de humo, situados en el centro del hueco y a ambos lados del mismo o a nivel del techo (figs. 18 y 19). Cuando los mecanismo de detección sean activados se liberará la fuente magnética de retención o el sistema de pesas. En este último caso las pesas deben correr siempre suavemente a través de un tubo de plástico que estará fijado debidamente a la pared. El sistema también debe ser activado automáticamente en caso de fallo de la energía eléctrica, de fallo del detector de humo, fallo del cableado y/o de fallos del mecanismo manual. Debe ser evitado el uso de un fusible térmico instalado en el centro de la abertura, ya que es menos fiable.
Nº DE PUERTAS CORTAFUEGOS ADMITIDAS EN MUROS CORTAFUEGOS Y SU RESISTENCIA Clasificación de los muros de separación por las horas de resistencia al fuego
Nº de puertas
Resistencia de las puertas
4 horas
dos
180 mm.
3 horas
una
180 mm.
3 horas
dos
120 mm.
2 horas
una
120 mm.
1 horas
dos
90 mm.
1,5 horas
una
90 mm.
Otros mecanismos de liberación aceptables para hacer funcionar las puertas son detectores de flujo de agua del sistema de rociadores automáticos, sistemas automáticos de extinción, etc. Los espacios situados alrededor de las puertas deben permanecer siempre libres de obstáculos que dificulten o imposibiliten el cierre de las mismas. Los detectores deben ser instalados como se indica a continuación (figs. 20 y 21). Ningún producto combustible debe se almacenado cerca de una puerta cortafuegos o de una abertura protegida Como norma general debe mantenerse una distancia mínima de 2 metros.
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Fig. 20 Esquema de detección de instalación de detectores
Otras aperturas.
para cierre de puertas cortafuegos.
Ejemplo
Altura
Diseño detector
Nº de detectores*
1
h1 y/o h/2 > 1m.
D1 + D2 + S1
2 techos/1 apert.
2
h1 y/o h/2 > 1m.
D1 + D2 + S1
2 techos/1 apert.
3
h1 y/o h/2 1m.
D1 + D2
2 techos
4**
h1 y/o h/2 1m.
S1,2
1 apert.
≤
≤
Fig. 21 Diversas aplicaciones para instlación de detectores en puertas cortafuegos.
Las cintas transportadoras deben rodear las paredes cortafuegos o bien pasar a través de los huecos de penetración previstos con compuertas cortafuegos. Las cintas transportadoras que pasen a través de una pared cortafuegos deben estar construidas con materiales no combustibles y estar equipadas con compuertas cortafuegos hechas a medida y con sistemas automáticos de rociadores. Los detectores automáticos de humo deben situarse a ambos lados de la pared para hacer funcionar las compuertas. Estas deben ser capaces de cerrarse incluso cuando la cinta transportadora no esté en funcionamiento, el mecanismo conductor debe ser capaz de despejar las obstrucciones y permitir cerrar las puertas (fig. 22). Cualquier paso a través de las paredes o barreras corta-fuegos para cables, tuberías y conductos, debe ser sellado con material no combustible e intumescente con una resistencia mínima al fuego igual a la resistencia de la pared/barrera y protegido hasta una distancia de 1 metro por ambos lados. Aquellas aberturas que hayan quedado en desuso deben ser selladas con un material de igual resistencia al fuego que la propia pared. Los conductos deben ser construidos con materiales no combustibles. Los conductos de ventilaci6n deben tener válvulas de cierre automático (clapetas), activadas por detectores de humo y calor en las zonas en que atraviesen las paredes o barreras cortafuegos (figs. 16 y 17).
En general, los conductos de transporte de materiales combustibles (serrín, fibra de celulosa, etc.) y líquidos inflamables no deben atravesar las paredes y barreras cortafuegos a menos que se hayan instalado detectores de chispas adecuados o sistemas de liberación para explosiones. Deben llevarse a cabo inspecciones regulares y frecuentes de los sistemas, incluyendo una revisión visual sobre el funcionamiento de las puertas, de las válvulas (clapetas) y mecanismos de cierre, como detectores, carriles, guías, cables, fusibles de desconexión, etc. Las inspecciones mensuales deben incluir: El funcionamiento de las puertas y compuertas cortafuegos, por desconexión del mecanismo de retención. Subida de las pesas. Inspección de daños a las puertas. Inspección de los mecanismos. Verificación de la no presencia de productos combustibles a una distancia mínima de 2 m. de las puertas cortafuegos.
Fig. 22 Esquema de un sistema automático de cierre cortafuegos para un convoy de transporte automático.
Nota: Estos criterios deberán ser considerados como directrices, los cuales han de ser interpretados por el Ingeniero de Prevención. Esto implica la posibilidad de que existan discrepancias de criterio o interpretación con los requerimiento s de alguna autoridad competente.
En los momentos decisivos, Allianz. Te sentirás más seguro.
