Presurización de escaleras como medio de egreso seguro, caso real edificio de 20 pisos en Costa Rica

Control de humo en rutas de escape Presurización de escaleras Sub Todos los incendios producen humo, el cual si no es controlado, se esparcirá a través de todo el edificio o porciones del mismo, poniendo en peligro la vida y dañando la propiedad. Un sistema de control de humo debe ser diseñado para inhibir el flujo de humo dentro de los medios de egreso, pasajes de salida u otro medio similar hacia áreas de un edificio. 1

Sub Un espacio confinado a prueba de humo debe ser cerrado desde el punto más alto hasta el punto más bajo por barreras que posean una resistencia al fuego de 2 horas. Frecuentemente el flujo de humo sigue el movimiento de aire promedio dentro de un edificio. Un incendio puede ser confinado dentro de un compartimiento resistente al fuego, el humo puede fácilmente dispersarse a las áreas adyacentes a través de aperturas, tal como una grieta de la construcción, infiltración en tuberías, ductos y puertas abiertas. 2 Control de humo en rutas de escape Presurización de escaleras

Control de humo en rutas de escape Presurización de escaleras SubLos principales factores son: efecto de chimenea, efecto de la temperatura del incendio, condiciones ambientales (viento y temperatura), sistemas de manejo de aire mecánica. El control de humo puede ser realizado en dos principios básicos: Diferencias de presión de aire de magnitud suficiente actuando a través de barreras que controlan el movimiento del humo. El flujo de aire por si solo controla el movimiento del humo si el porcentaje de velocidad del aire es de magnitud suficiente. 3

SubPRESURIZACIÓN. Los medios primarios de control del movimiento del humo son por la creación de diferencias de presión de aire a través de divisiones, pisos y otros componentes del edificio. El propósito general de la presurización es proveer un incremento gradual en la presión de los espacios, a través de corredores y lobbies hacia las escaleras, lo cual puede dar mayor libertad a las personas para pasar a través de cada espacio a las escaleras. 4 Control de humo en rutas de escape Presurización de escaleras

SubPRESURIZACIÓN. Hay tres partes separadas al diseño de un sistema de presurización las cuales son complementarias una de otra y completamente dependientes una de otra. Estas son: El aire suplido a los espacios presurizados. El escape de aire del espacio presurizado. La ventilación de la parte no presurizada del edificio. 5 Control de humo en rutas de escape Presurización de escaleras

Control de humo en rutas de escape Presurización de escaleras SubEl aire suplido a los espacios presurizados. Puede ser aire suplido de forma mecánica o de forma natural, usualmente distribuido por medio de ductos a los espacios requeridos dentro de los espacios presurizados. Este aire debe ser traído desde el exterior del edificio de tal forma que la contaminación con humo no sea posible. Cuando este riesgo está presente se deben instalar filtros en los generadores de aire. 6

SubEl escape de aire del espacio presurizado. El espacio presurizado inevitablemente, en cualquier edificio, tiene caminos de escape de aire en sus superficies cerradas, como son las grietas alrededor de puertas, grietas alrededor de ventanas, escapes directos a través de las paredes del edificio, escapes a través de los ductos del aire acondicionado, entre otros. El volumen de flujo de aire a través de estos escapes, determina el nivel de presurización que se debe mantener en el espacio presurizado. 7 Control de humo en rutas de escape Presurización de escaleras

Control de humo en rutas de escape Presurización de escaleras SubLa ventilación de la parte no presurizada del edificio. Es absolutamente esencial que el aire fluyendo hacia fuera del espacio presurizado a la parte no presurizada del edificio deba luego escapar del edificio al aire exterior, ya sea por medios naturales o por medios especialmente diseñados. Este medio de escape debe presentar una resistencia baja al flujo de aire así que solamente un pequeño diferencial de presión es desarrollado a través de éste. Si este medio de escape no está provisto, no es posible desarrollar un diferencial de presión entre el espacio presurizado y el resto del edificio. 8

SubDIFERENCIAS DE PRESIÓN. Las diferencias de presión mínimas y máximas permitidas a través de las fronteras de las zonas de control de humo deben ser consideradas. La presión máxima no debe producir fuerzas de apertura de puerta que excedan los requerimientos de la norma 101 de la NFPA “Código de la vida” o regulaciones y códigos locales. La presión mínima debe ser tal que no haya entrada de humo durante la evacuación del edificio. Para que el sistema sea efectivo, la diferencia de presión entre las áreas presurizadas y no presurizadas debe ser lo suficientemente alta para que las fuerzas del viento, el efecto de hacinamiento, temperaturas de humo y otros fenómenos no ocasionen flujos hacia el área presurizada, y a la vez que cumpla con la norma NFPA 101 sobre fuerzas de apertura. 9 Control de humo en rutas de escape Presurización de escaleras

Control de humo en rutas de escape Presurización de escaleras SubESPACIOS A PRESURIZAR. Solamente ductos de escaleras. Origina un limitado control de humo y en general es solamente usado cuando la parte horizontal de la ruta de escape en cada piso sea relativamente corta. En general, es solamente usado cuando el ducto de escaleras es limitado en cada piso directamente desde el alojamiento o a través de un pequeño vestíbulo simple. 10

Control de humo en rutas de escape Presurización de escaleras SubESPACIOS A PRESURIZAR. Ducto de escaleras y todo o parte de la ruta horizontal. En todo edificio en el cual cada piso tiene un componente horizontal de la ruta protegida (otro además de un vestíbulo simple pequeño). Todos los espacios relacionados (ductos de escalera, vestíbulos y/o corredores) tienen su propio suministro de aire fresco conducido mecánicamente. 11

SubESPACIOS A PRESURIZAR. Presurización de vestíbulos y/o corredores solamente. En algunos edificios donde se dificulta la instalación de ductos en las escaleras se genera la presurización desde corredores y/o vestíbulos que indirectamente presurizarán la escalera. 12 Control de humo en rutas de escape Presurización de escaleras

Control de humo en rutas de escape Presurización de escaleras SubOPERACIÓN DE LA PRESURIZACIÓN. De un estado. El sistema de presurización puede ser diseñado para operar solamente en una emergencia (ejemplo, en caso de incendio). En todos los momentos normales no hay exceso de presión desarrollada en ninguno de los espacios escogidos para la presurización. De dos estados. Alternativamente, un nivel bajo de operación continuo de la presurización de los espacios apropiados puede ser incorporado como parte de la configuración normal de ventilación para el edificio y un nivel incrementado de presurización es luego puesto en operación en una emergencia. 13

SubOPERACIÓN DE LA PRESURIZACIÓN. Diferenciales de presión según operación del sistema. 14 Control de humo en rutas de escape Presurización de escaleras

Control de humo en rutas de escape Presurización de escaleras SubSISTEMAS COMPENSADOS Y NO COMPENSADOS. No compensado: El suministro de aire es inyectado dentro del ducto de escaleras por la actuación de un abanico de velocidad única, así provee una diferencia de presión con todas las puertas cerradas, otra con una puerta abierta y así sucesivamente. Compensado: Los sistemas compensados se ajustan para varias combinaciones de puertas abiertas y cerradas, mientras las diferencias de presión positivas se mantienen alrededor de estas aberturas. 15

Control de humo en rutas de escape Presurización de escaleras SubALIVIO DE SOBREPRESIÓN. La operación del sistema compensado puede también ser logrado por alivio de sobrepresión. La acumulación de presión en el ducto de escaleras por cerrar una puerta es aliviada directamente desde el ducto de escaleras hacia el exterior. La cantidad de aire aliviado varía con el número de puertas abiertas, así intentando lograr una presión constante esencialmente en el ducto de escaleras. Las aberturas exteriores de alivio pueden ser sujetas a efectos adversos del viento así que rompevientos o parabrisas son recomendados. 16

Control de humo en rutas de escape Presurización de escaleras SubALIVIO DE SOBREPRESIÓN. En edificios existentes, el alivio de sobrepresión puede ser descargado dentro del edificio. Los efectos de esto en la integridad del ducto de escaleras y en la interacción con otros sistemas de calefacción, ventilación o aire acondicionado del edificio deben ser cuidadosamente estudiados antes de utilizar este método. Los sistemas que utilizan este principio deben tener la combinación de compuertas fuego/humo en las penetraciones de las paredes del ducto de escaleras. 17

Control de humo en rutas de escape Presurización de escaleras SubALIVIO DE SOBREPRESIÓN. El alivio de sobrepresión puede ser logrado por medio de cuatro métodos: Compuertas barométricas con contrapesos ajustables que pueden ser usados para permitir a la compuerta abrir cuando la máxima presión interior es alcanzada. Compuertas localizadas muy cerca a las aberturas de suministro pueden operar muy rápido y no permitir que el sistema alcance los requerimientos totales de presión en el ducto de escaleras. 18

Control de humo en rutas de escape Presurización de escaleras SubALIVIO DE SOBREPRESIÓN. Compuertas operadas con actuador neumático o eléctrico. Estas compuertas son controladas por controles de diferencial presión localizados en el ducto de escaleras. Requiere más control que las compuertas barométricas y por lo tanto, es más complicado y costoso. Un método alternativo de ventilación de un ducto de escaleras se da a través de una abertura automática en una puerta del ducto de escaleras al exterior a nivel del suelo. 19

Control de humo en rutas de escape Presurización de escaleras SubALIVIO DE SOBREPRESIÓN. Un abanico extractor puede ser utilizado para prevenir la presión excesiva cuando todas las puertas del ducto de escaleras están cerradas. El abanico debe ser controlado por un sensor de diferencial de presión que no opera cuando la diferencia de presión entre el ducto de escaleras y el edificio es menor a un nivel especificado. 20

Control de humo en rutas de escape Presurización de escaleras SubLOCALIZACIÓN DE LA FUENTE DE SUMINISTRO DE AIRE. El suministro de aire debe estar separado de todos los extractores, salidas de ductos de humo y ventilación de calor, ventilaciones abiertas de ductos de elevadores y otras aberturas del edificio que podrían expeler humo en un incendio. 21

Control de humo en rutas de escape Presurización de escaleras SubLOCALIZACIÓN DE LA FUENTE DE SUMINISTRO DE AIRE. El equipo y los ductos para la presurización de escaleras deben ser localizados de acuerdo con las siguientes especificaciones: En el exterior del edificio y directamente conectado al ducto de escaleras por un ducto cerrado en material no combustible a 2 horas fuego. Dentro del cierre de la escalera. 22

Control de humo en rutas de escape Presurización de escaleras SubLOCALIZACIÓN DE LA FUENTE DE SUMINISTRO DE AIRE. Dentro del edificio bajo las siguientes condiciones: Donde el equipo y el ducto estén separados del resto del edificio, incluyendo otros equipos mecánicos, protegidos con una resistencia al fuego de 2 horas. Donde el edificio, incluyendo el cerramiento de escaleras, es protegido completamente por un sistema de rociadores automáticos aprobados y supervisados, y el equipo y el ducto están separados del resto del edificio, incluyendo otro equipo mecánico, protegidos por no menos de 1 hora de resistencia al fuego. 23

Control de humo en rutas de escape Presurización de escaleras SubINYECCIÓN INDIVIDUAL. Cuando se tiene aire de presurización suministrado al ducto de escaleras en una localización. El punto de inyección más común es en la parte superior. Pueden fallar cuando algunas puertas están abiertas cerca del punto de inyección del suministro de aire o debido a que una puerta del ducto de escaleras a nivel de suelo, permanezca en la posición abierta la mayoría del tiempo. 24

Control de humo en rutas de escape Presurización de escaleras SubINYECCIÓN MÚLTIPLE. Los abanicos de presurización pueden ser localizados a nivel de suelo, nivel de techo o en cualquier localización entre estos. Se necesita tener cuidado de manera que el ducto no reduzca el ancho de salida requerido o llegar a ser una obstrucción para la evacuación ordenada del edificio. NOTA: Recientemente la norma NFPA 92A, indica que todo edificio de mas de 10 pisos debe tener inyección múltiple. 25

Control de humo en rutas de escape Presurización de escaleras SubVESTÍBULOS. Vestíbulos no presurizados: Los ductos de escaleras que tienen vestíbulos no presurizados pueden ser aplicados en edificios existentes. Vestíbulos presurizados, ventilados o purgados: Donde un vestíbulo sea provisto la entrada al mismo, debe: Estar protegida con un ensamble de puerta corta fuego con una tasa de protección al fuego de 1 1/2 hora. El ensamble de puerta corta fuego desde el vestíbulo hacia el confinamiento a prueba de humo debe tener no menos de 20 minutos de tasa de protección contra fuego. Las puertas deben ser diseñadas para minimizar el aire de escape y deben ser autocerrantes o deben ser de cierre automático por actuación de un detector de humo dentro de 10 ft (3050 mm) desde la puerta del vestíbulo. 26

Control de humo en rutas de escape Presurización de escaleras SubEL AIRE DE SUMINISTRO REQUERIDO. El suministro de aire debe ser alimentado dentro de cualquier espacio cerrado para desarrollar el diferencial de presión y es determinado por el promedio de los escapes de aire del espacio. La relación entre el diferencial de presión, el flujo de aire y el área transversal de los huecos a través de los escapes está dada por: Q = el caudal de aire dentro del espacio. A = el área transversal de los caminos de escape en el espacio. P = diferencial de presión. K = una constante que incorpora el coeficiente de descarga de los caminos de escape y la relación entre las unidades usadas. N = un índice que puede variar entre 1 y 2 (ventanas, puertas u otros). 27

Control de humo en rutas de escape Presurización de escaleras SubEl aire de suministro requerido. 28

Control de humo en rutas de escape Presurización de escaleras SubTIEMPO DE RESPUESTA. La activación del sistema de control de humo debe ser iniciado inmediatamente después de recibido el comando de una apropiada activación manual o automática. Los sistemas de control de humo deben activar componentes individuales (compuertas, abanicos, entre otros) en la secuencia necesaria para prevenir el daño físico de los abanicos, compuertas, ductos y otro equipo. El tiempo total de respuesta para los componentes individuales para lograr su estado modo operacional deseado no debe exceder los siguientes períodos de tiempo: Operación de abanico hasta el estado deseado 60 segundos. Conclusión del giro de la compuerta 75 segundos. 29

SubEstudio anemométrico realizado. Ver dirección de viento. Inundación con humo en escaleras (medio de egreso vertical)de incendio edificio contiguo. Inundación con humo en escaleras (medio de egreso vertical) de incendio en propio edificio. 30 CASO ESPECIFICOEdificio de 20 pisos.

SubEstudio de transferencia de calor. 31 CASO ESPECIFICOEdificio de 20 pisos.

SubEstudio de transferencia de calor. 32 CASO ESPECIFICOEdificio de 20 pisos.

SubVistas de diseño. 33 CASO ESPECIFICOEdificio de 20 pisos.

SubVistas de diseño. CASO ESPECIFICOEdificio de 20 pisos.

SubVistas de diseño. 35 CASO ESPECIFICOEdificio de 20 pisos.

CASO ESPECIFICOEdificio de 20 pisos. SubVistas de diseño. 36

CASO ESPECIFICOEdificio de 20 pisos. SubSistema eléctrico. 37