Diseño prestacional: alternativas a los sistemas de PCI tradicionales (3)

Siguiendo la línea de nuestros anteriores posts, cámaras con alarma de temperatura y sistemas de inertización, analizamos el diseño prestacional como técnica alternativa al diseño normativo de instalaciones de protección contra incendios.

El diseño prestacional o diseño basado en prestaciones (Performance-Based Fire Protection analisis and Design of Building) es una técnica que permite analizar un riesgo concreto (edificio, almacén, sala, proceso…) realizando una simulación computacional tanto del desarrollo de un incendio como del comportamiento de los sistemas de protección existentes o propuestos.

En ocasiones, la singularidad de un edificio, instalación o proceso, puede ocasionar que las soluciones y sistemas de protección contra incendios propuestos en las guías de diseño y normativa aplicable no puedan ser aplicados de acuerdo a sus requisitos. En estas ocasiones, el proyectista se encuentra con que los sistemas tradicionales basados en norma no son viables técnica y/o económicamente o no se puede garantizar una adecuada eficacia de su funcionamiento.

¿Qué dice la normativa?

Para poder dar respuesta a estos casos, el diseño prestacional puede ser una solución. La legislación da la opción al proyectista de plantear soluciones alternativas:

El RD 513/2017 por el que se aprueba el Reglamento de instalaciones de protección contra incendios, en al apartado 2 de su Disposición final tercera, Medidas de aplicación, dispone:

“excepcionalmente, la Dirección General de Industria y de la Pequeña y Mediana Empresa podrá autorizar el uso de guías y disposiciones técnicas con soluciones técnicas alternativas a las del reglamento aprobado por este real decreto, siempre que proporcionen un nivel de eficacia equivalente en cuanto al funcionamiento de las instalaciones de protección contra incendios“.

El RD 2267/2004 por el que se aprueba el Reglamento de Seguridad contra Incendios en Establecimientos Industriales (RSCIEI), en su artículo 1, contempla el concepto de medidas o “técnicas de seguridad equivalente”.

En en su artículo 4, plantea la posibilidad de utilizar “procedimientos de cálculo, analítico o numérico, de reconocida solvencia o justificada validez”.

El RD 314/2006 por el que se aprueba el Código Técnico de la Edificación (CTE) realiza una mención más explícita del diseño prestacional.

En su Parte 1, Capítulo 2, Condiciones técnicas y administrativas, en el artículo 5 Condiciones generales para el cumplimiento del CTE establece que:

“Para justificar que un equipo cumple las exigencias básicas que se establecen en el CTE podrá optarse por:

b) Soluciones alternativas, entendidas como aquéllas que se aparten total o
parcialmente de los DB (en el caso de protección contra incendios el DB SI). El proyectista o el director de obra pueden, bajo su responsabilidad y previa conformidad del promotor, adoptar soluciones alternativas, siempre que justifiquen documentalmente que el edificio proyectado cumple las exigencias básicas del CTE porque sus prestaciones son, al menos, equivalentes a los que se obtendrían por la aplicación de los DB.”

En concreto el DB SI del CTE en el Capítulo III Criterios generales de aplicación, indica:

“pueden utilizarse otras soluciones diferentes a las contenidas en este DB, en cuyo caso deberá seguirse el procedimiento establecido en el artículo 5 del CTE y deberá documentarse en el proyecto el cumplimiento de las exigencias básicas. Cuando la aplicación de este DB en obras en edificios protegidos sea incompatible con su grado de protección, se podrán aplicar aquellas soluciones alternativas que permitan la mayor adecuación posible, desde los puntos de vista técnico y económico, de las condiciones de seguridad en caso de incendio. En la documentación final de la obra deberá quedar constancia de aquellas limitaciones al uso del edificio que puedan ser necesarias como consecuencia del grado final de adecuación alcanzado y que deban ser tenidas en cuenta por los titulares de las actividades“.

La adopción de medidas alternativas a las establecidas en la normativa aplicable implica que la propuesta deba ser aprobada por los correspondientes organismos competentes.

Para ellos, es de vital importancia que el proyectista realice un exhaustivo estudio que permita justificar la idoneidad y nivel de protección alcanzados.

Aplicaciones

Existen casos en los que el diseño prestacional supone la mejor o única vía para poder dar con una adecuada solución a las necesidades de protección contra incendios en determinados casos:

• Adecuación de edificios históricos o antiguos.
• Proyectos de edificios con diseño arquitectónico complejo e innovador.
• Establecimiento de vías de evacuación seguras.
• Protección de instalaciones y/o procesos industriales críticos.

El desarrollo de de avanzadas aplicaciones informáticas en los últimos años, permite contar con potentes herramientas que simulan, con gran exactitud, el comportamiento de materiales, instalaciones, personas…ante un incendio.

El proyectista debe poseer un elevado conocimiento del funcionamiento y prestaciones de la aplicación informática así como de las variables que intervienen o pueden afectar en la dinámica de un incendio.

Esta experiencia es indispensable para llegar a una solución que cumpla con los objetivos de protección, sea viable económicamente y pueda integrarse en el edificio.

¿Cómo funcionan los simuladores en el diseño prestacional?

En el mercado nos podemos encontrar con varias aplicaciones informáticas. Con independencia de sus características y funcionalidades propias, entorno de trabajo…basan su funcionamiento en el motor de cálculo FDS (Fire Dynamics Simulator) y el visualizador gráfico Smokeview (SMV), ambos desarrollados por el NIST (National Institute of Standards and Technology, USA).

En primer lugar el simulador requiere la introducción de una serie de datos y parámetros iniciales que caractericen el recinto que se pretende analizar:

• Introducción de cargas de fuego: la simulación precisa la introducción, en el modelo, de los elementos combustibles existentes en los recintos donde se desarrolle o pueda extenderse el incendio. Estos supondrán las cargas de fuego principales que alimenten y determinen su evolución. El software suele disponer de una biblioteca de los materiales más habituales con sus principales características relativas a su comportamiento frente al fuego: entalpías de combustión y vaporización, reacciones de pirólisis, tasas de liberación de calor o de pérdida másica, y un largo etcétera.
• Hipótesis de incendio: es evidente que el inicio y desarrollo de un incendio depende de la confluencia de una serie de circunstancias que pueden variar para un mismo escenario. El software permite poder “jugar” con estas variables, proporcionando resultados que permitan un análisis y comparativa de distintas hipótesis: recintos a incluir en el proceso de simulación, selección de elementos iniciadores del incendio, estado de apertura de huecos entre recintos, iniciación del funcionamientos de sistemas de extinción…

Una vez definidos e introducidos estos parámetros, el software ya está en disposición de iniciar el proceso de cálculo. La exactitud de los resultados obtenidos así como el tiempo de cálculos depende, entre otros, de las siguientes variables:

• Tamaño de la celda para la discretización: define la precisión del mallado del modelo FDS del edificio y determina el número de celdas que el cálculo debe manejar. Incide directamente en el tiempo necesario para calcular la simulación y en la memoria necesaria para llevarla a cabo. Valores de 15, 20 o 25 cm de tamaño de celda se consideran suficientemente precisos para analizar el comportamiento del humo del incendio en grandes volúmenes. En fases iniciales del estudio se pueden utilizar valores mayores para reducir el tiempo de la simulación.
• Duración de la simulación: determina el tiempo real de la evolución del incendio a calcular y comienza con la ignición de las cargas de fuego dispuestas como elementos iniciadores del mismo. El motor de cálculo FDS analiza tanto el comportamiento del humo como del fuego del incendio, permitiendo obtener datos para el estudio de la de evacuación de los ocupantes del edificio. No es objeto de la simulación el análisis de un posible colapso estructural del edificio, por lo que tiempos mayores de 30 minutos no suelen aportar datos de valor.

¿Qué datos se obtienen tras el proceso de simulación?

Una vez que el motor de cálculo FDS finaliza el proceso de simulación, el software proporciona una serie de parámetros en “bruto”. El análisis e interpretación de esta información es complejo y laborioso y requiere de una gran experiencia y conocimientos por parte del proyectista.

Entre los distintos datos que se pueden obtener se encuentran:

• Activación de detectores de humo o calor.
• Activación de rociadores.
• En recorridos de evacuación, superación de temperaturas peligrosas en la capa de humos y disminución de la altura libre de humos por debajo de los 2 m.
• La temperatura en rociadores o detectores de calor.
• El grado de oscurecimiento en detectores de humo.
• Las temperaturas de la capa fría y la capa de humos, y la altura libre de humos.

Representación gráfica de la simulación

Como apoyo a los informes de datos, resulta de gran ayuda disponer de una representación gráfica del desarrollo del incendio.

Una de las aplicaciones más empleadas es SmokeView. Esta herramienta permite la representación, además del humo y el fuego generados, la evolución de estas magnitudes en planos horizontales por cada planta. Estos gráficos permiten al proyectista analizar el comportamiento del edificio, sus sistemas de evacuación de humo y control de temperatura, el desarrollo de una posible evacuación…

Salvar vidas, asegurar la continuidad del negocio, evitar daños de terceros…son objetivos claves para la ingeniería de protección contra incendios. Lograrlos implica una preparación y formación continua así como la adecuada experiencia tanto de ingenieros como personal instalador.

Ponemos a tu disposición nuestro equipo para dar respuesta a tus necesidades de protección. Contacta con nosotros y estudiaremos tu caso.

Fuentes: imágenes simulación dinámica de incendios de CYPE Ingenieros.