Consideraciones sobre el diseño de la presurización de escaleras y elevadores
Por el Ing. Steve Strege
De acuerdo con el Código Internacional de la Construcción (IBC, por sus siglas en inglés), los edificios altos y subterráneos de más de 30 pies por debajo del nivel del suelo deben tener recintos con protección contra el humo. Además, para las cajas de elevador que conecten a más de cuatro pisos, debe haber vestíbulos. El objetivo principal de estos requisitos es evitar la infiltración de humo en el hueco del elevador, mitigando así la propagación del humo de un piso a otro en caso de incendio.
Uno de los métodos más utilizados para proteger a los recintos del humo es la presurización del hueco de las escaleras. Del mismo modo, se puede usar la presurización del elevador en lugar del vestíbulo para evitar que el humo se infiltre en el hueco del elevador. Los arquitectos suelen preferir la presurización del elevador, ya que los vestíbulos ocupan un espacio muy valioso y pueden interferir con los esquemas de circulación deseados del edificio. Los edificios que tienen tanto presurización del elevador como de las escaleras pueden tener problemas porque el recorrido de los flujos de aire de los dos sistemas puede contraponerse.
Conozca los Códigos
Es importante que el ingeniero del diseño conozca el código de construcción vigente, incluidas las enmiendas locales. Las franquicias, como las cadenas hoteleras, también pueden tener requisitos de control de humo especiales para los edificios de sus franquiciados.
Los objetivos de rendimiento pueden variar mucho entre los códigos y las enmiendas locales. Por ejemplo, la presión diferencial mínima escalera-edificio para una presurización satisfactoria en un edificio con rociadores es de 0,05 y 0,10 pulgadas de agua según los códigos NFPA e IBC respectivamente. Ambos códigos requieren que se mantengan estas presiones diferenciales mínimas con todas las puertas cerradas, bajo el máximo efecto chimenea y viento previsto. Algunas enmiendas locales requieren también una presurización de escaleras satisfactoria con una determinada cantidad de puertas abiertas (generalmente dos puertas como mínimo, siendo una de ellas la puerta de descarga de salida).
Para los sistemas de presurización de elevadores, es importante que el ingeniero de diseño tenga en cuenta las condiciones de recuperación y no recuperación de los elevadores. La condición de recuperación es particularmente problemática y puede llegar a crear una importante contrapresión en las puertas de las escaleras ubicadas en el nivel de recuperación.<
Use las herramientas de diseño apropiadas
Hay dos tipos de herramientas principales para el diseño de la presurización de escaleras y elevadores: los cálculos algebraicos manuales y los modelos informáticos. CONTAM, desarrollado por el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de EE.UU. (NIST, por sus siglas en inglés), es un tipo de modelo informático ampliamente aceptado por la comunidad de protección contra incendios para la evaluación de los sistemas de control del humo que utilizan el método de presurización.
El nivel de esfuerzo que demanda el uso de estas herramientas diferentes puede ser muy alto, ya que los cálculos manuales llevan horas y los modelos informáticos llevan días. Considerando el nivel de esfuerzo demandado, usar solo cálculos algebraicos manuales para el diseño de la presurización de escaleras y elevadores puede resultar tentador pero, en muchos casos, no es aconsejable dada la complejidad arquitectónica de muchos de los edificios.
Los cálculos algebraicos manuales, que se encuentran en el Manual de Ingeniería para el Control del Humo, se basan en una geometría arquitectónica simple compuesta por dos escaleras internas en un piso abierto. La geometría asume que la disposición de todos los pisos es idéntica y que no hay huecos de elevadores. Los cambios en la disposición de los pisos pueden tener un importante impacto en las presiones diferenciales hueco-edificio debido a los cambios en la resistencia del flujo del aire. Por ejemplo, los niveles subterráneos suelen tener un cerramiento hermético, lo que genera una resistencia del flujo del aire elevada y, por lo tanto, un menor diferencial de presión entre el hueco y el edificio. Contrariamente, la planta baja, los pisos de las salas mecánicas y los pisos con acceso directo al garaje de estacionamiento pueden tener un cerramiento relativamente flojo, lo que genera una menor resistencia del flujo del aire y una mayor presión diferencial.
El edificio actúa como un “sistema” o “red” de recorridos de flujos de aire. Lo que sucede en un piso afecta a todos los demás pisos. Además del tema de la simplificación geométrica, los cálculos manuales no contemplan otras fuerzas activas, como el sistema de climatización, la presurización del elevador y el viento, que pueden ser significativas.
Por todos estos inconvenientes, los cálculos algebraicos manuales se recomiendan solo para hacer una primera aproximación o como confirmación del análisis de un modelo informático más detallado. En algunos casos menos comunes, se pueden usar solo cálculos manuales para el diseño de la presurización en edificios simples con disposiciones de pisos sencillas, condiciones climáticas moderadas y sin otros sistemas activos (es decir, presurización de elevadores, purga de pasillos, laboratorios, etc.), sin puertas de escalera abiertas y con condiciones de poco viento. En la mayoría de los casos, el ingeniero de diseño debe tomarse el tiempo de usar un modelo informático para realizar un Análisis de Control de Humo Racional apropiado, teniendo en cuenta las particularidades de la geometría del edificio, otros sistemas mecánicos activos y el clima.
Steve Strege trabaja en JENSEN HUGHES
