Tendencias erróneas en el diseño prescriptivo de los SCTEH

El Sistema de Control de Temperaturas y Evacuación de Humos (SCTEH) tiene como objetivo fundamental realizar una gestión eficaz de un fluido, en concreto del humo que se genera como consecuencia de la combustión de un conjunto de materiales. Gracias a esta función, la citada instalación es capaz de alcanzar o contribuir a que se alcancen diferentes metas tales como la protección de los medios de evacuación así como de los bienes, servir de ayuda para los servicios de bomberos y/o ejercer un control de la temperatura.

Teniendo en cuenta el objetivo del sistema de evacuación de humos, su óptimo diseño pasa por resolver las ecuaciones diferenciales que gobiernan el comportamiento de los fluidos. Estas ecuaciones se citan a continuación:

– Ecuación de conservación de la masa (Ecuación de continuidad)
– Ecuación de conservación de la cantidad de movimiento
– Ecuación de conservación del momento de la cantidad de movimiento (Ecuación del momento cinético)
– Ecuación de conservación de la energía

La extrema complejidad que presenta la resolución de este problema de dinámica de fluidos de carácter vectorial, hace que el diseño del SCTEH sea una tarea inasumible. La Norma UNE 23585 detalla un método de cálculo de carácter escalar para el citado sistema que resulta más sencillo de abordar y que se genera a partir de imponer una serie de condiciones de contorno sobre el problema original. Sin embargo, y como es lógico, para garantizar la validez de los resultados obtenidos con el cálculo escalar se deben de cumplir todas y cada una de las condiciones de contorno que lo han generado. Se podría decir que las citadas condiciones conforman el dominio en el que el método escalar (conocido como “método de las regiones de diseño”) es válido. En el momento en el que una de las condiciones de contorno deja de cumplirse, el método se aplica fuera de su dominio y por tanto los resultados obtenidos carecen de validez.

En el presente post se aprovecha para repasar algunas de las condiciones de contorno que suelen quebrantarse de manera habitual para minimizar la envergadura del SCTEH resultante del diseño, con lo que se genera una instalación no sólo de dudoso rendimiento sino que además incumple con la norma UNE 23585.

1) Tamaño de los depósitos de humo
El tamaño máximo que se permite para los depósitos de humo en el caso de un SCTEH de tiro natural asciende a 2.000 m2. Dada la gran variedad de potencias que generan los incendios de diseño que se contemplan en la norma UNE 23585, esta medida se impone para garantizar un nivel de flotabilidad mínimo en los humos que se acumulen en su interior de forma que se obtenga un rendimiento adecuado de los aireadores.

2) Distancia de la capa de humos al producto almacenado
Cuando una de las metas que pretenda conseguirse con la inclusión del SCTEH en un establecimiento sea la protección de los bienes que en él se contienen, la distancia entre el bien que se quiere proteger y la capa de humos debe de ser al menos de 0,50 m. Esta condición de contorno se impone para conseguir que la transmisión de calor desde los gases calientes contenidos en la capa de humos hacia el bien protegido se produzca únicamente por radiación, eliminando la vía de la convección. Puesto que el método de cálculo escalar no tiene mecanismos analíticos para evaluar la transmisión de calor, no puede evaluar si resulta peligroso para la integridad de la carga que ésta se encuentre en contacto con la capa de humos.

3) Tamaño del incendio para almacenamiento en estanterías
Para almacenamientos en altura mediante estanterías, el método de cálculo escalar aporta una pareja de expresiones para determinar el área y el perímetro que son función de la propia altura de almacenamiento y del ancho del bloque de estanterías. Cabe destacar que estas expresiones tienen en cuenta no sólo la existencia de rociadores sino su posición con respecto al origen del incendio, ya que cuando los rociadores se distribuyen a nivel de techo las expresiones son unas y si además se tienen rociadores a nivel intermedio se emplean las misma expresiones pero divididas entre dos.

El método escalar no realiza el diseño del SCTEH teniendo en cuenta que los incendios evolucionan con el tiempo sino que, según se indica al inicio del propio documento, únicamente puede realizar el diseño para un determinado valor de potencia. Bajo esta premisa, y de forma que se mantenga un nivel de seguridad adecuado, la norma UNE 23585 indica que la potencia escogida para hacer el cálculo de la instalación es la máxima que pueda alcanzar un incendio a lo largo de su desarrollo, bajo el argumento de que si el SCTEH gestiona de forma eficaz la cantidad de humo que libera el incendio en el momento de máximo desarrollo, también lo hará para estados de desarrollo menor.

Cuando la masa de agua liberada por el rociador alcanza la superficie afectada por la combustión, el desarrollo del incendio se ve cuanto menos controlado y como consecuencia de ello también la potencia que libera. Parece lógico pensar que cuando en una estantería se dispone de rociadores en los niveles intermedios este fenómeno va a producirse de forma más prematura que si se sitúan únicamente a nivel de cubierta por una cuestión de cercanía al foco del incendio. Por este motivo el tamaño del incendio de diseño que se considera en el caso de existencia de rociadores en niveles intermedios es la mitad que cuando sólo se plantean rociadores en cubierta.

Ver el estudio: Comparativas diseño SCTEH en presencia de rociadores: ESFR vs intermedios

4) Adición de un aireador por existencia de rociadores
Una de las condiciones más obviadas a la hora de realizar el diseño del SCTEH aplicando el método simplificado que describe la norma UNE 23585, es la de añadir un exutorio adicional a los obtenidos por cálculo en el caso de que el establecimiento objeto de estudio cuente con una instalación de rociadores.
En el área de operación de los rociadores se libera una ingente masa de agua que dificulta la extracción de humos. Las probabilidades de que un aireador (bien sea un aireador de lamas, compuerta o ventana) se sitúe cerca de la citada área son elevadas, con lo que su rendimiento se vería reducido. Para compensar este hecho, la norma indica que debe añadirse un exutorio adicional en el depósito, de forma que siempre se tenga a pleno rendimiento al menos, el número de equipos que resultan del cálculo.

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CONCLUSIÓN

Así pues, las personas responsables de los cálculos no son druidas capaces de elaborar pócimas mágicas cuya aplicación genere diseños de SCTEH con un número inferior de aireadores, menos depósitos de humo o cortinas de menor caída que la competencia aplicando el método de cálculo de la norma UNE 23585. En la mayor parte de ocasiones esta reducción en la configuración del sistema responde a que se ha obviado, ya sea de forma deliberada o por desconocimiento, una o incluso varias de las condiciones de contorno impuestas para generar el método de cálculo. Tal como se adelantaba anteriormente, esto genera un SCTEH que no cumple la norma dado que no puede garantizarse la validez de los resultados, con el consiguiente riesgo para la seguridad de personas y bienes.