Acero & Fuego – Parte 3
La temperatura que alcanza un incendio depende tanto del tipo de contenido en combustión como de las condiciones de ventilación, y también hay un par de aspectos importantes a tener en cuenta en la interacción con estructuras:
- La temperatura no es constante: varía en el tiempo, tiene una fase de crecimiento muy repentino conocida como flashover, para luego decaer, ya sea por el consumo del combustible o acciones de extinción.
- No es necesariamente uniforme. Muchas veces intentamos simplificar el incendio asumiendo una temperatura única del recinto, pero en la práctica no es así, esto es más notorio mientras más grande sea el lugar.
- La temperatura de la estructura no es igual a la del incendio. El calor fluye desde el incendio a los elementos estructurales, que al inicio están “fríos”. La transferencia de calor no es instantánea, ocurre “en el tiempo” y tanto vigas o columnas van “siguiendo” a la temperatura del incendio, y solo después del flashover la estructura es afectada.
Antes ya vimos la pérdida de resistencia y las deformaciones térmicas del acero causadas por incendio, y dado que el tema de tiempo es relevante en la seguridad contra incendios, en esta tercera columna hablaremos de velocidad de calentamiento de las estructuras y del factor de masividad.
Imagina un kilo de acero desplegado de una forma muy compacta: una esfera. Por otra parte, otro kilo de acero de forma muy poco compacta: una lámina muy muy delgada y por lo mismo de superficie casi infinita. Si ambos kilos de acero se someten al mismo incendio, ¿cuál se calienta más rápido?
La placa delgada se calienta más rápido, y una explicación sencilla es que se maximiza la puerta de entrada del calor mientras la esfera es todo lo contrario. Si “entra” más calor, entonces el calentamiento es más rápido. Este problema de superficie específica (concepto aplicable desde cubicación de pinturas hasta tamaño de gotas en sistemas de extinción) se expresa en lo que llamamos masividad.
En particular la masividad se define como la razón entre i) el perímetro expuesto al fuego del perfil – análogo a la puerta de entrada al calor, y ii) el área de la sección – vinculado a la cantidad de acero a calentar, la unidad de medida es en m-1.
Perfiles más delgados tienen masividades más altas, se calientan más rápido y por lo mismo necesitan mayores espesores de protección. Secciones más gruesas tienen masividades más bajas, se calientan más lento, y entonces necesitaran menos protección. En EEUU y otros países se ocupa el factor W/D (peso/superficie expuesta, físicamente el inverso de la masividad), también como indicador de la velocidad natural de calentamiento de una sección.
En resumen: la masividad es un indicador de la velocidad de calentamiento de un perfil de acero. Masividades más altas se calientan más rápido, llegan antes a posibles condiciones de colapso, y por lo mismo necesitarán más protección.
En la próxima columna, la cuarta y última del ciclo Acero & Fuego, hablaremos de requisitos normativos, ensayos & asimilación y caracterización de productos de protección pasiva.