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Sobrepresión de escaleras de acuerdo a UNE 12101-6.

Sobrepresión de escaleras de acuerdo a UNE 12101-6.


La importancia de la correcta selección de la clase de sistema y el control de nivel de sobrepresión

Santos Bendicho Alonso, Ingeniero Industrial,  Director de Proyectos de SODECA i miembro de CEN TC191 SC1 WG 6 y WG9 firma el siguiente artículo.

 

Introducción

Desde la publicación de la norma UNE EN 12101-6 el conocimiento de la misma por parte de los proyectistas e instaladores así como el diseño de los sistemas de presurización ha ido progresivamente en aumento. Pese a ello, existen algunos aspectos de la norma como la selección de la clase de sistema de presurización en función de las características de compartimentación del edificio, del objetivo del sistema de presurización ( evacuación o actuación de bomberos ) y del tipo de evacuación prevista para el mismo ( solo de la planta del incendio, por fases o simultanea ) que en ocasiones no se tienen en cuenta en el diseño y que son determinantes para el correcto funcionamiento del sistema de sobrepresión en caso de un incendio.

La citada norma, de ámbito europeo detalla los requerimientos para los sistemas de presión diferencial, permitiendo el dimensionado del sistema de presurización para 6 tipos de sistemas en función de cuál sea el objetivo del mismo, objetivos que van desde permitir la evacuación segura solo de los ocupantes que ocupen la planta afectada por el incendio (sistema tipo A) hasta permitir una más eficaz y segura intervención por parte de los bomberos en condiciones de fuego muy avanzado (sistema clase F), siendo responsabilidad del diseñador la selección del sistema más adecuado en cada caso.

Sistema clase A: Para medios de escape. Defensa in situ: Las condiciones de proyecto se basan en asumir que el edificio no será evacuado, a menos que esté directamente amenazado por el incendio. El nivel de compartimentación del fuego es normalmente seguro para los ocupantes que permanecen dentro del edificio

Sistema clase B: Para medios de escape y lucha contra incendios: Se puede utilizar un sistema de presión diferencial de clase B para reducir al mínimo las posibilidades de contaminación grave por humo de los puestos de control contra incendios , durante las operaciones de los medios para evacuación de personas , y de los Servicios de Extinción.

Sistema clase C: Para medios de escape mediante evacuación simultánea: Las condiciones de diseño de los sistemas de clase C se basan en el supuesto de que todos los ocupantes del edificio sean evacuados simultáneamente, al activarse la señal de alarma de incendio.

Sistema clase D: Para medios de escape. Riesgo personas dormidas: Los sistemas clase D están concebidos para edificios cuyos ocupantes pueden estar durmiendo, por ejemplo, hoteles, albergues e internados

Sistema clase E: Para medios de escape, con evacuación por fases: El sistema clase E se aplica en edificios donde la evacuación en caso de incendio se realiza en forma escalonada, o por fases.

Sistema clase F: Sistema contra incendios y medios de escape: El sistema de presión diferencial clase F se aplica para reducir al mínimo las posibilidades de contaminación grave por humos en las cajas de escalera empleadas por los Servicios de Extinción , tanto durante los procesos de evacuación de personas , como durante la actuación contra incendios de dichos Servicios.

La actual norma EN 12101-6 está siendo revisada por el CEN TC191 SC1 WG6 y en su próxima revisión incluirá únicamente 2 clases de sistemas de presurización, contemplando las situaciones de evacuación y de lucha contra incendios.

Para todos los sistemas posibles se establecen al menos dos situaciones que se pueden presentar durante un incendio en relación a la situación de la vía de evacuación:

a) Estando todas las puertas de la vía de evacuación cerradas: es necesario mantener un diferencial de presión entre la vía protegida y las zonas no presurizadas en la planta afectada por el incendio de 50 Pa.. A esta situación se añade en algunos casos (sistemas D, C y E) un requerimiento de presión adicional consistente en disponer de un diferencial de presión entre la vía protegida y las zonas no presurizadas de 10 Pa en caso de que la puerta de salida final al exterior de la vía de evacuación se encuentre abierta). En éste último escenario la diferencia entre uno y otra clase de sistema radica en el número de puertas que se consideran abiertas en la escalera además de la puerta de salida final al exterior.

 

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Figura 1 – Criterio de diferencia de presión con puertas cerradas (50 Pa y 10 Pa en zonas no presurizadas).

a)      Al producirse la abertura de una puerta en la planta afectada por el incendio: en este caso es necesario disponer de un caudal de aire a través de dicha puerta que permita evitar la entrada de humo en la vía de evacuación, para lo cual se exige una determinada velocidad de paso de aire por ésta (0,75 m/s para sistemas cuyo objetivo es la evacuación de personas, y 2 m/s para sistemas cuyo objetivo es la intervención de bomberos). La diferencia entre las distintas clases de sistema se basan tanto en el requerimiento de velocidad del aire en la puerta abierta en la planta del incendio, como en el número de puertas abiertas en la escalera.

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Figura 2 – Criterio de flujo de aire con puerta abierta de 0.75 o 2 m/s según UNE 12101-6.

 

La selección de la clase de sistema de presurización (Clase A a Clase F) determinará el caudal de diseño de la instalación, el cual afectará a todos los elementos que conforman el sistema de presurización (unidad de ventilación, conductos de distribución, unidades terminales de impulsión, y sistema de extracción del aire del edificio).

El correcto dimensionado del sistema y selección de la clase de sistema es de vital importancia para el correcto funcionamiento del sistema de sobrepresión en caso de incendio.

TIPOLOGIA CRITERIO
PRESION

50 Pa

PRESION

10 Pa

VELOCIDAD

0,75 m/s

CLASE A

DEFENSA IN SITU

1,24 m3/s 1,83 m3/s
CLASE C

EVACUACIÓN POR FASES

1,24 m3/s 5,99 m3/s 2,10 m3/s
CLASS D

PEOPLE SLEEPING

1,24 m3/s 11,42 m3/s 7,51 m3/s
Tabla 1 - Ejemplo de caudales de diseño para un edificio tipo en función de la clase de sistema de presurización adoptada (A, C o D).

Para cumplir con los citados requisitos de presurización se debe impulsar un caudal de aire en la escalera que normalmente es diferente para cumplir con uno y otro requisito lo que lleva a tener que disponer de un sistema que permita simultanear automáticamente estas dos situaciones de forma segura, ya que de no ser así e impulsarse un caudal excesivo en la escalera en la situación de puerta cerrada se incrementaría la sobrepresión en la misma dificultando la abertura de la puerta de acceso a ésta por parte de niños o personas ancianas.

A pesar de que existen varios sistemas para controlar el citado nivel de sobrepresión en la escalera (compuerta de sobrepresión, ventilador provisto de by-pass, y regulación de velocidad de giro del ventilador ) él comúnmente usado es el tercero consistente en disponer de un sistema de control del caudal de aire impulsado a través de un sistema de control de presión diferencial en la escalera, el cual se compone de una sonda de presión diferencial que mide la diferencia de presión entre la vía de evacuación presurizada y la zona no presurizada del edificio, cuya lectura se remite a un variador de frecuencia que hace girar el ventilador de impulsión de aire a la velocidad necesaria para mantener el nivel de presión deseado, normalmente 50 Pa, con lo que se controla el citado nivel de presión en la situación de puertas de la vía de evacuación cerradas. En caso de abertura de una puerta de la vía de evacuación el nivel de presión en la escalera disminuye drásticamente con lo que el sistema de regulación de velocidad de giro del ventilador pasa a controlar el mismo en su máximo régimen y por tanto aportando el caudal máximo de diseño de la instalación, ya sea este el de situación de puerta entre vía de evacuación y planta afectada por el incendio abierta, o el de situación de puerta de salida al exterior abierta.

Este sistema es sencillo, seguro y de fácil instalación requiriendo los siguientes elementos:

  • Unidad de impulsión de aire para presurización de la vía de evacuación (con ventilador de reserva en caso necesario).
  • Sonda de presión diferencial.
  • Variador de frecuencia programado para control de presión diferencial.
  • Eventualmente, cuadro de maniobra alojando los dos últimos elementos.

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Figura 3 – Kit de sobrepresión de escaleres con sistema tradicional (Sonda, variador y ventilador).

Este último elemento consiste en un cuadro eléctrico de montaje y conexionado rápido alojando la sonda de presión diferencial y un variador de frecuencia programado para la presurización de la escalera a 50 Pa, lo que permite una instalación y puesta en marcha del sistema más sencilla sin necesidad de programar ningún parámetro del sistema.

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Figura 4 – Kit de sobrepresión de escaleras. Izquierda: sistema tradicional (Sonda, variador y ventilador)

Asimismo el cuadro de sobrepresión incorpora elementos adicionales como la posibilidad de realizar un test de funcionamiento del sistema simulando la activación automática del sistema por el sistema de detección de incendios, así como la posibilidad de programar un régimen de giro del ventilador que incluso en caso de fallo del sensor de presión mantenga el sistema con capacidad de mantener el nivel de sobrepresión de 50 Pa en la escalera en situación de puerta cerrada.

Por otro lado y en aquellos casos en que se requiere un ventilador de reserva para el sistema de presurización, el sistema debe ser capaz de conmutar automáticamente entre el ventilador principal y el de reserva en caso de fallo del primero, para lo cual el cuadro de sobrepresión debe incorporar los elementos necesarios para dicha maniobra.

Asimismo en el caso de que la unidad de ventilación del sistema de sobrepresión se instale en la cubierta del edificio existe el riesgo de que la toma de aire de ésta se pueda ver contaminada por el humo que escapa del interior del edificio por la fachada o los puntos de extracción. Esta afectación se puede resolver con la instalación de 2 tomas de aire para la unidad de ventilación orientada a zonas opuestas del edificio, provistas de sensor de humos y compuerta motorizadas para proceder al cierre de la toma de aire que se vea afectada por el humo, todo ello controlado desde el cuadro de regulación del sistema específico para esta aplicación.

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Figura 5 – Kit BOXPDS de sobrepresión de escaleras (ventilador, detector de humos y compuerta).

Por ultimo pero no por ello menos importante hay que prever un sistema para la extracción del aire del sistema de sobrepresión del edificio a través de la planta afectada por el incendio. De no ser así el sistema acaba equilibrando las presiones entre la zona protegida y la zona del incendio con lo que deja de proteger la escalera. Dicha extracción se puede realizar mediante uno de los siguientes tres métodos.

a)  Mediante aireadores en la fachada del edificio con abertura en la planta afectada por el incendio.

b)  Mediante patios verticales de ventilación del edificio

c)  Mediante extracción mecánica a través de conducto vertical para extracción de la planta afectada por el incendio

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Figura 6 – Ejemplos del sistema de aberturas al exterior.

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