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Presurización de Escaleras: Principios

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Presurización de Escaleras

En un sistema de presurización, el flujo de aire debe asegurar que el ambiente a proteger siempre va a estar a una presión superior que la del área adyacente.

Los equipos recomendados a utilizar para Una presurizacion de Escaleras son:

*Extractor que  funcione de manera proporcional con un Variador de Velocidad

*Damper de Sobrepresion (Barometrico)

*Sensor de presion de Escaleras

* Sensor de Humo de ducto

Requisitos:

Para el caso de las cajas de escaleras de los edificios que es para donde estamos considerando este Documento Técnico, vamos a considerar como objetivo la presurización del espacio protegido.
Para los sistemas de presurización de clase D (evacuación simultánea) considerados en este Documento Técnico los requisitos de cálculo son:

Flujo mínimo de aire en una puerta 0,75m/s
Diferencia de presión mínima con puertas cerradas 50Pa
Diferencia de presión con puerta de salida y una puerta de piso abiertas 10Pa
Fuerza de apertura máxima 100N

Principios básicos

El incendio induce fuerzas, generando diferencias de presión a través de puertas y otros huecos presentes, las cuales permiten al humo fluir a través de los mismos. Se puede controlar el movimiento de los humos si alteramos esas diferencias de presión.
Los 2 principios básicos del control de humo fueron definidos por JH Klote como:

a) El flujo de aire puede controlar el movimiento del humo si el promedio de la VELOCIDAD tienen la suficiente magnitud.

b) Una PRESIÓN diferencial puede actuar como barrera para el control del movimiento de los humos.

Si bien el segundo de estos principios puede ser considerado como un caso especial del primero, cuando se los maneja en el marco de un problema de ingeniería es más fácil tenerlos en cuenta separadamente. Así, en el caso de considerar:

Para orificios grandes, puerta abierta por ejemplo: se tienen en cuenta la VELOCIDAD
Para orificios pequeños, puerta cerrada por ejemplo: se tiene en cuenta la PRESIÓN

Estos son entonces los dos principios básicos que controlan el diseño y finalmente el satisfactorio funcionamiento de un sistema de presurización para control de humos. Estos elementos son tenidos en cuenta en las normas internacionales de referencia.

Parámetros para estimar el caudal de aire a suministrar
Los dos parámetros que tienen mayor efecto sobre el tamaño de los ventiladores son:

a) La velocidad del aire a través de las puertas abiertas
b) El número efectivo de puertas abiertas

Las diferentes normas internacionales toman diferentes valores de estos parámetros.

 

Requisitos
1. Criterio del flujo de aire

La velocidad del flujo de aire a través de la entrada entre la escalera presurizada y el área de alojamiento en la planta afectada por un incendio, no debe ser inferior a 0,75 m/s, siempre que:
A) La puerta entre el alojamiento y el espacio presurizado en la planta del incendio esté abierta y todas las puertas dentro de la misma área de
alojamiento, en la planta del incendio, entre el espacio presurizado y la salida de aire estén abiertas, y/o
B) Todas las puertas entre la escalera presurizada y la salida final en la planta baja estén abiertas

2 Diferencia de presión

La diferencia de presión entre ambos lados de una puerta entre el espacio presurizado y el área de alojamiento en el piso del incendio, debe tener el valor que se indica en la Tabla 1.

3.  Fuerza para apertura de puerta

El sistema debe diseñarse de forma que la fuerza a aplicar al tirador de una
puerta para abrir ésta no supere los 100N.

CÁLCULO DE UN SISTEMA DE PRESURIZACION

Requisitos de los cálculos de diseño

El diseño de un sistema de control de humo mediante diferenciales de presión implica un equilibrio entre los caudales de aire aportados y extraídos del edificio, y un análisis de los diferenciales de presión a controlar entre barreras de humo.
Es importante identificar todas las vías de flujo pertinentes, y evaluar sus áreas efectivas de paso de aire. Las vías de fuga más comunes en un edificio son las puertas abiertas, los resquicios alrededor de las puertas cerradas, las puertas de ascensores, ventanas, etc. También se debe prestar atención a los resquicios inherentes a los defectos de construcción, etc., que puedan existir en muros, suelos, y tabiques divisorios. En la importancia de dichas fugas de aire, tanto el tipo de materiales de construcción, como la calidad de la mano de obra que los ha aplicado influyen significativamente. Para determinar el caudal de aire necesario para crear un diferencial de presión entre los recintos protegidos y no protegidos dentro de un edificio el proceso de cálculo variará en función de:

a- La configuración del edificio
b- Si el objetivo del sistema es la presurización del espacio protegido o la despresurización de un espacio no protegido

 

Imagen: En la imagen anterior se ve  un tipico sistema de control de presurizacion, donde ve observa que el Ventilador mantiene presurizado las escaleras por medio de un Variador de Velocidad.

REFERENCIAS

 Smoke control by pressurization -J.A. Wild, C. Eng, F.I.MECH.E.- 1998
 Norma UNE-EN 12101-6 – Sistemas para el control de humo y calor:
Especificaciones para los sistemas de diferencial de presión – AENOR – 2006
 NFPA 92 – Smoke-control systems utilizing barriers and pressure differences – NFPA – 2009
 COVENIN 1018-78 – Requisitos para la presirización de medios de escape y ascensores en edificaciones – COVENIN- 1978
 Handbook of Smoke Control Engineering –John H. Klote et al. -2012

https://www.inti.gob.ar/construcciones/pdf/incendios/presurizacion_V1.pdf

 

 


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Estacionamientos: Criterios de Diseño y Normativas

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Estacionamientos: Criterios de Diseño y Normativas

Este resumen tiene como finalidad dar a conocer diferentes recomendaciones de acuerdo a normativas europeas y americanas sobre lo que se debe tomar en cuenta en un mejor diseño de extracción monóxido en estaciones.

Ya que tanto en Perú como en otros muchos países muchas veces  la legislación o normativa existente sea escasa, ambigua, con ciertos datos insertos en normativas de diferente aplicación, etc., o simplemente no exista.

Objetivo

El sistema de ventilación de un estacionamiento tiene como objetivo, en primer lugar, garantizar que no se acumule monóxido de carbono en concentraciones peligrosas en ningún punto del estacionamiento.

Además, con la ventilación se mantendrá el resto de contaminantes emitidos por los automóviles en unos niveles mínimos.

En segundo lugar y en cumplimiento de normas contra incendio, garantizar la evacuación de humos que puedan generarse en caso de suceder el evento.
La extracción de humo en caso de incendio de alguno de los vehículos automóviles en el interior de un estacionamiento, pretende evitar que los usuarios que se encuentren en el interior de dicho estacionamiento respiren los humos tóxicos generados y pierdan la visibilidad necesaria para alcanzar las vías de escape.

 

3.1   Ventilación por Impulsión o Inyección

Sistema con pocas ventajas, el aire de aportación viene directamente del exterior, quedando todo el recinto en sobrepresión y obligando al aire viciado (geses tóxicos, humos, …) a salir por las rampas de acceso y salida del estacionamiento, arrastrando las emisiones que allí se producen hacia la misma calle.

 

3.2   Ventilación por Extracción

Este sistema, que es el más utilizado, tiene la ventaja de poder controlar la descarga, por ejemplo a través de conductos que canalicen el aire extraído hasta el lugar apropiado, de acuerdo a la normativa vigente, municipal u otras.

En lo posible es aconsejable prever otras entradas de aire, independientes de la propia rampa de acceso o de salida, pues allí se producen escapes de gases de los vehículos que entran y salen, con retenciones y aceleraciones altamente productivas de contaminantes.

 

3.3   Sistema Mixto (Impulsión y Extracción)

Este sistema posee una óptima distribución de aire por el interior del estacionamiento, permitiendo llegar a todos los rincones del mismo.

Su inconveniente es económico, pues en el supuesto de un determinado caudal de aire requerido para ventilación, con la solución de ventilación por extracción se tendría una red única de conductos para ese caudal, y en el caso de ventilación mixta dos redes de sección semejante, ya que deben actuar en serie impulsión y extracción.
Así también y de acuerdo al ejemplo, se duplicaría el número de ventiladores requeridos.

 

  1.  Sustancias Contaminantes Emitidas por los Vehículos Automóviles

4.1   Emisiones contaminantes

La energía química contenida en los carburantes para automóviles se libera a través de un proceso de combustión, de la gasolina en los motores de encendido por chispa (ciclo Otto) y del gasóleo en los motores de encendido por compresión (ciclo Diesel), empleándose en ambos casos el oxígeno del aire como comburente.

Los motores de gasolina emiten Monóxido de Carbono (CO), Dióxido de Carbono (CO2), Aldehídos, Formaldehído, Óxidos de Nitrógeno (NOx), Dióxido de Azufre (SO2) y otros.

Del conjunto de contaminantes procedentes de un motor de encendido por chispa, en el momento actual, el más característico y peligroso es el monóxido de carbono, CO, por consiguiente, al diluir el CO a niveles admisibles, se suele resolver el problema para el resto de las sustancias contaminantes.

En los motores de encendido por compresión, las emisiones más características son los Humos, CO2, NOx, y, en menor medida, el Monóxido de Carbono (CO).

4.3   Criterios de calidad del aire en garajes

Sin ninguna duda, el monóxido de carbono, CO, es el gas más peligroso de lo emitidos por un vehículo automóvil y el que requiere mayor dilución para que no sea perjudicial para las personas.

El CO es un gas imperceptible, sin olor ni sabor, cuyo efecto sobre las personas, aspirado en cantidades importantes, es la reducción progresiva de la capacidad de transporte de oxigeno por la sangre, pudiendo, en casos extremos, llegar a provocar la muerte. Sin embargo, los efectos por intoxicación son totalmente reversibles y sin secuelas, y la exposición breve a concentraciones elevadas de CO no representa riesgo alguno y puede tolerarse.
El peso específico del CO es 0,967 – 0,968 con respecto al aire, por lo que su tendencia es acumularse en las partes altas de un recinto cerrado, como es el caso de un estacionamiento subterráneo.

La concentración máxima de CO admitida en los estacionamientos de USA y de la Comunidad Europea es de 50 ppm (a excepción de Alemania que lo ha rebajado a 30 ppm).

Este valor límite se corresponde con la concentración media ponderada, para una jornada laboral de 8 horas y una semana laboral de 40 horas, siendo internacionalmente conocido como TLV – TWA (Thershold Limit Values – Time Weighted Average).

Existe también otro valor límite, TLV – STEL (Short Term Exposure Limit), que indica la concentración a la que puede estar expuesta una persona durante un corto espacio, el dato que usualmente se maneja es que para estancias inferiores a una hora, la concentración de CO puede alcanzar un valor aceptable de 125 ppm.

Nota:    1 ppm = 1,250 mg/m3 ( 0ºC, 1 at.); 1ppm = 1,145 mg/m3 ( 25ºC, 1 at.)

 

  1.     Disposiciones Generales Basadas en Diferentes Normativas

Como se ha dicho, en realidad existen diversas normas, fundamentalmente europeas y también norteamericanas, bien desde la base de contaminación exclusivamente, bien desde el punto de vista de incendios, como generalidad.
– Para estacionamientos subterráneos la ventilación será suficiente cuando se asegure una renovación mínima de aire tal, que corresponda al valor más alto entre 15 m3/hr por metro cuadrado de superficie, o bien, seis (6) renovaciones / hora.

– Los garajes dispondrán de ventilación natural o forzada para la evacuación de humos en caso de incendio.

– Tanto en ventilación natural como forzada, ningún punto de la superficie ventilada estará situado a más de 25 m. de distancia del hueco o punto de extracción de los humos.

– La ventilación forzada deberá ser activada mediante detectores automáticos de CO, de acción simultánea, cuando se alcance un cierto valor de concentración de gas. Estos detectores se instalarán cada 200 ó 300 m2 y a una altura de 1,5 a 2,0 m. aproximadamente, preferiblemente en las columnas de las vías de circulación.

– En los casos de extracción, se deberá garantizar el funcionamiento de todos los componentes durante noventa (90) minutos como mínimo a una temperatura de 400ºC.

– Criterios adicionales útiles para diseñar correctamente una instalación:

  1. a) Se dispondrán rejillas de extracción a razón de cada 100 m2 y no más de 10 m. una de otra.
  2. b) Una de cada tres rejillas se colocará a 30 cm. del suelo para captar gases y vapores más densos que el aire.

 

  1. c) La velocidad del aire en los conductos no será superior a 10 m/s y el nivel de presión sonora en el estacionamiento no deberá ser superior a 55 Db (A).

 

  1. d) El aire extraído se descargará a un lugar que diste 10 m. como mínimo, de cualquier ventana o toma de aire, con descarga preferiblemente vertical, y si el conducto desemboca en un lugar de acceso al público, la boca de salida estará a una altura de 2,5 m. sobre el suelo, como mínimo, o bien sobrepasando un metro la altura máxima de los edificios colindantes.

Notas: Presentación basada en el trabajo de investigación de Don Tomás Gil Pérez, Doctor Arquitecto y Profesor de la Escuela Técnica Superior de Arquitectos de Madrid.

Este resumen fue sintetizado y adecuado para Perú por el Ing.  Carlos Vásquez Cárdenas para ASOCIE EIRL

  1.     Bibliografía

 

– ASHRAE HANDBOOK (1991): “Enclosed vehicular facilities”. HVAC Applications, cap. 13.

– BRITISH STANDARD (1991) : BS 5925. Apéndice B.

– COLLECTION DES GUIDES de l’AICVF (1992): Conception et calcul des installations de ventilation. Pyc Edition. Paris.

– CRISTALERÍA ESPAÑOLA S.A. (1992): Calidad del aire interior. Madrid.

– Delin, J. (1991): “Adelantos en la detección de gases contaminantes”. Imu Nº 51, pág. 39 – 42. Junio.

– Diario Oficial de las Comunidades Europeas.

– Doziaz, A. y Cluzel, D. (1979): “Ventilation des garages souterrains”. PROCLIM-E Nº 5. Diciembre.

– Mas García, L. (1993): Calidad del aire en España. MOPTMA. Madrid.

– Prasad, R. (1984): Catalyc Combustion. Ed.Catal. Rev. Sci. Eng. 26 (1) Pág 1-58.

– Stanley, W. (1984): Catalysis and the automobile, 25 years later. Applied Industrial Catalysis. Ed. Academic Press Inc. Vol. 3. Cap.8.

– Technical Comittee on Road Tunnels (1987): 18th World Road Congress. Report Nº5 (PIARC). Brussels. Septiembre.

– Technical Comittee on Road Tunnels (1991): 19th World Road Congress. Report (PIARC) Marrakech. Septiembre.

– UNE 100-166-92 (1992): Climatización. Ventilación de Aparcamientos. *

– Wood, D. (1991): “Road tunnel ventilationdesign and application”. ASHRAE Journal. Octubre.

– Artículos varios de revistas técnicas.


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