Acero & Fuego – Parte 4

En esta cuarta y última columna del ciclo Acero & Fuego hablaremos de requisitos normativos y modos de caracterización de productos de protección pasiva.

Como vimos antes, el problema principal de las estructuras de acero es que su resistencia baja al subir la temperatura, y también se generan deformaciones y aumento de tensiones.  Todo eso ocurre en el tiempo, y uno de los parámetros que controla eso es la masividad.

Los códigos constructivos de muchos países definen el concepto de Resistencia al Fuego (RF) como el tiempo en que un elemento constructivo es capaz de soportar las condiciones de i) un incendio estándar, ii) sin deterioro importante de su capacidad funcional.

El incendio estándar, corresponde a la llamada curva celulósica, que es una envolvente de muchos posibles casos y representa una idealización que en la realidad no existe. Para estructuras de acero, dada la pérdida de resistencia la legislación chilena define la temperatura critica en 500°C.  

Además, los mismos códigos de construcción definen requisitos de protección pasiva para las estructuras, en particular en Chile todo recinto es clasificado según su nivel de “riesgo” y complejidad de su evacuación, a su vez determinado por:

• Destino
• Superficie edificada
• Carga combustible
• Número de pisos (altura)
• Nivel de ocupación

Con eso, y usando distintas tablas de clasificación, a cada recinto se le exigen tiempos de resistencia al fuego, conocidos como clasificaciones que para las estructuras van del F-30 al F-120.  La complejidad de evacuación es distinta en una casa aislada y en un hospital de 8 pisos, y las clasificaciones intentar recoger esa complejidad.

Existe una desarrollada industria de protección pasiva del acero, los productos más usados son:

• Productos en Placas: yeso cartón, fibrosilicato, fibra mineral, etc. (encajonamientos)
• Materiales proyectados: morteros cementicios, mezclas de hormigón liviano con fibras minerales, yesos, vermiculita, etc.
• Pintura intumescente:  que se expande formando capa carbonizada que funciona como aislante térmico del acero

Para todos los casos el objetivo es reducir el calor desde el incendio a la estructura, y con eso evitar o retrasar esa temperatura crítica y condición de colapso. Combinando eso con la masividad de los elementos a proteger, se obtienen curvas espesor aplicado – masividad – resistencia al fuego. Como vimos antes, masividades mas grandes requieren mayores espesores de protección.

Dichas curvas se obtienen realizando ensayos RF, y para productos ensayados en el extranjero también se permiten estudios de asimilación.

Una reflexión interesante es que la protección pasiva deriva de suponer un incendio en un compartimento, y que cuando, por ejemplo, se exigen 2 horas de RF a un elemento estructural de un edificio de oficinas muy alto, se suele pensar erróneamente que es aceptable un colapso luego de esas 2 horas. 

En realidad, los supuestos apuntan a una comprensión distinta: la cantidad de contenidos que se pueden quemar durante el incendio debiesen dar lugar a un incendio que a lo más dura 2 horas equivalentes, y luego se apaga por sí mismo, incluso si no hay trabajos de extinción.  La exigencia F-120 en este caso significa que como el incendio dura a lo más 2 horas, eso es lo que se exige a la estructura. No hay posibilidad de colapso involucrado, lo cual es muy consistente con tener un edificio alto donde una evacuación total toma más de 2 horas. En la práctica esto equivale tácitamente a una RF infinita: la estructura protegida soporta más que el incendio, a todo evento.

Sin embargo, esos supuestos empiezan a ser menos solidos cuando tenemos casos “espaciales”, ya sea por distintos usos (p.e. una estación de metro, conectada a un centro comercial y una torre muy alta de oficinas), o bien almacenamientos/bodegas donde las cargas combustibles son tales que un incendio puede ser mucho más largo.  En este último caso la condición de colapso es posible y quizás inevitable, y el rol de la protección pasiva es precisamente retrasarlo.