Profundidad mínima de capa de humos

En un incendio controlado por el combustible, en el que se dispone de aireadores y reemplazamiento suficiente de aire, cuando la columna de humo ascendente impacte en el techo se formará un estrato que contendrá un determinado volumen de gases térmicamente flotantes. La profundidad de dicho estrato es la profundidad de capa de humos.

La norma UNE 23.585 (apdo. 6.2.2.b.) indica que: “No se proyectará un SCTEH con una altura desde el suelo a la base de la capa de humos menor que un décimo (1/10) de la altura de suelo a techo”. Sin embargo, este mínimo exigible no implica que la profundidad de la capa de humos deba ser 1/10 de la altura. Por lo tanto, el 10% es un mínimo, que por otro lado la NFPA (el equivalente normativo para SCTEH en EEUU) fija en un 20% (2/10).

La NFPA estima que cuando la columna de humo impacta en el techo “baja” alcanzando un 10% que se expande radialmente por flotabilidad. Por lo tanto, lo que denominan ceiling jet o chorro de penacho bajo la cubierta, tiende a ser el 10% de la altura libre total del edificio que recorre el penacho.

Cuando el flujo de gases térmicamente flotantes incide en las paredes, se produce la rotación o giro del flujo de gases térmicamente flotantes y aumenta otro 10% la profundidad de capa de humos. Es decir, el ceiling jet cuando impacta contra un cerramiento cambia el sentido del flujo (180º). Este flujo se supone del mismo espesor que el ceiling jet (10%).

En resumen, se observa que según la NFPA el mínimo establecido en la UNE 23.585 sería insuficiente, debiéndose contar un mínimo del 20% de profundidad de capa de humos medida a partir de la altura libre mínima, ya que el ceiling jet tenderá a seguir la forma de la cubierta.

FUENTE: http://hpac.com/fire-smoke/minimum-smoke-layer-atrium-0309

Aparte del 10% mínimo exigible de capa de humos fijado en la UNE 23.585, la propia norma nos proporciona una fórmula en su Anexo F.2 para realizar el cálculo de la profundidad mínima de capa de humos y así estimar la profundidad mínima admisible para que el sistema esté correctamente dimensionado. Por lo tanto, para un proyecto basado en la altura libre de humos (Y) se deberá comprobar que la distancia real que hemos considerado (entre la base de capa de humos y punto de evacuación o centro de aireadores) es igual o superior a la mínima admisible resultante del cálculo del Anexo F.2.

Para el cálculo se debe tener en cuenta que el ancho de canal (W₁ en la fórmula) corresponde a la menor distancia entre paredes ya que dicha fórmula considera el flujo de la capa de humos como un flujo unidireccional. Por lo tanto, la profundidad mínima necesaria se incrementará contra menor sea el ancho de la nave. Esto implica que en algunas configuraciones de naves estrechas y alargadas, como el caso de algunos silos, será aún más difícil la aproximación al mínimo del 10% de la altura que indica la propia norma de diseño.

 A modo de ejemplo, se indica la siguiente gráfica que relaciona la profundidad mínima de capa de humos en función del ancho de la nave para los diferentes perímetros correspondientes a las 4 dimensiones de incendio normalizado de la UNE 23.585. El ejemplo considera un incendio en recinto sin dintel y con rociadores (de temperatura de disparo 68ºC) para un proyecto basado en una altura libre de humos Y = 10 m.

Se observa que conforme disminuye el ancho de la nave, mayor es la profundidad de capa de humos exigible para que el sistema funcione. También aumenta la profundidad mínima exigible conforme aumentamos la categoría de incendio, ya que al aumentar el perímetro de incendio también aumenta la cantidad de aire que entra en la columna ascendente (penacho) y por lo tanto es mayor el caudal de gases circulantes que se proyecta contra el techo y los cerramientos.