Cómo abordar el fuego en las estructuras metálicas

Durante el siglo XIX, la apoteosis del metal nos llevó a construcciones tan emblemáticas como la Torre Eiffel, o a pensar en la Cité Industrielle de Garnier, imponiéndose de manera novedosa en los USA con la construcción de los nuevos edificios de oficinas, según los diseñaron Le Baron y Sullivan, verdaderos precursores de los rascacielos. En el campo industrial, pero sobre todo en las grandes zonas de almacenes de las zonas portuarias, mineras e industriales las naves metálicas se impusieron de manera definitiva. Pero pronto se dieron cuenta que, frente a los incendios que se producían en estas instalaciones, el acero, rígido y resistente, se fundía como el chocolate, por lo cual entendieron que debía recubrirse con materiales que los protegieran.

Aunque ha llovido mucho desde finales del siglo XIX, el problem del fuego sigue siendo importante, y es por ello que las normas actuales, tanto en Europa con los Eurocódigos, como en América con las normas ASCE, tienen un tratamiento importante. Edificio histórico de la Hidroeléctrica de Catalunya, de finales del XIX, siguiendo la construcción mixta acero-cerámica propia de la escuela de Chicago Por tratarse de un hecho accidental, las normas deben tenerse en cuenta, por su peligrosidad. Se debe proteger primero la integridad de las personas y asegurar que pese a producirse el incendio, la estructura resistirá un tiempo prudencial para poder evacuar las personas con el mínimo riesgo. Por medios científicos y técnicos, se consiguen establecer en las normas dos vías que permiten evaluar el riesgo que puede producir el fuego, estudiando varios aspectos:

• Material almacenado que es susceptible de quemarse.
• Recorridos interiores hacia las zonas de evacuación.
• Zonas seguras frente a zonas peligrosas, aislándolas del fuego.
• Protección de los ocupantes.

Como ejes principales, hay dos modos de atacar el problema del fuego en las estructuras metálicas, siendo ambos complementarios.

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El sistema de protección activo propone, mediante sistemas de detección, actuar cuando los síntomas del fuego aparecen. Así tenemos detectores de humo, que seguramente hemos visto en los aparcamientos de coches; detectores de temperatura que cuando actúan y detectan cualquier anomalía activan métodos de seguridad, como son alarmas para evacuar el edificio con rapidez; rociadores de agua que se disparan de manera automática y rociadores de espuma o de gases que sofocan el fuego. Estos sistemas deben complementarse con las vías de evacuación, estudiadas para minimizar los recorridos dentro del edificio, como hemos podido comprobar, por ejemplo, en los hoteles y escaleras de incendio en las típicas en las fachadas de los barrios populares de New York. En cuanto al sistema de protección pasivo, hemos de tener en cuenta que los elementos de construcción, no solo la estructura metálica, sino los cerramientos, pavimentos, solados, etc. tienen una capacidad de aislamiento reducida que se va perdiendo a medida que la temperatura interior va aumentando. El factor tiempo es crucial, porque nos asegura la integridad de las personas y la del propio edificio. Por eso, la resistencia al fuego de los materiales de construcción se considera en minutos, según una escala que va desde los 15, 30, 60 saltando de 30 en 30 minutos hasta un máximo de 180 minutos. Es por eso que, para protegerse del fuego y aumentar el tiempo de resistencia, se busca aislar la estructura mediante sistemas que sean refractarios al fuego, y que, en caso de aumentos importantes de temperatura, resistan sin deteriorar el conjunto estructural. Aunque eso sí, solo por un tiempo determinado. Ya a principios del siglo XX, se estableció, lo que conocemos como la curva ISO Normalizada, en donde se refleja el aumento de la temperatura con el tiempo, pudiéndose comprobar que en los primeros minutos la temperatura aumenta de manera alarmante.

Por otra parte, es sabido que el acero pierde gradualmente su resistencia a partir de los 300ºC, hasta alcanzar aproximadamente el 60% de su resistencia inicial a los 550ºC.

Es básicamente por esta razón que las estructuras de acero deben protegerse de la acción del fuego. El tiempo que demora un material en aumentar su temperatura depende de su conductividad térmica. El acero es un material conductor, por lo que recibe un mayor flujo de calor que eleva su temperatura. Sin embargo, elementos masivos de mayor inercia térmica tienen aumentos más lentos de temperatura. El factor de forma o masividad es la razón entre el perímetro de un perfil expuesto al incendio (en metros) y su sección transversal (en m2), P/A y se expresa en m-¹. A mayor factor de masividad, más rápidamente aumenta la temperatura de los elementos expuestos a la acción del incendio.