Seguridad Corporativa y Protección del Patrimonio. Seguridad Pública y Protección Civil
Como es de todos sabido, en la construcción se utilizan diversos tipos de materiales, unos persiguiendo conseguir la estética en su diseño y otros la resistencia de la propia estructura, ahora bien ante la incidencia del fuego sobre este tipo de materiales, estos se comportan de distinta forma según su composición.
Estudiaremos el comportamiento de materiales como el acero, el hormigón y la madera, habituales en todos los sistemas constructivos actuales.
Cuando los materiales se encuentran en su estado puro, es decir no disponen de ningún tipo de protección o revestimiento, éstos sufren de un modo más incisivo la acción del fuego, el acero por lo general es un elemento que sometido las temperaturas de un incendio, constituye por si mismo un riesgo considerable, el calor se expande rápidamente a su través y cuando el material sustenta cargas, presenta con facilidad colapsos en su estructura.
ACERO
El acero es un buen conductor del calor, recordemos una de las formas clásicas de la transmisión del calor “conducción”, debido a que el hierro (elemento mayoritario en la composición del acero) como metal que es posee electrones libres, lo que puede propagar el calor fácilmente a través de elementos construidos con este material (vigas, columnas, paneles, etc.) originando a continuación nuevos focos térmicos que expanden el área de calor a una nueva combustión.
Aún cuando el acero funde entre 1.300 º C y 1.400º C, mucho antes de llegar a este punto, pierde su resistencia, reduciéndose a la mitad al llegar a los 500 º C, el calor lo dilata con gran facilidad, llegando una viga de 20 m a alcanzar los 21 m a esta temperatura, el acero estructural pierde dos tercios de su resistencia inicial y en proporción al aumento y dirección de la carga a la cual es sujetada, comenzando por pandear y ceder, con el consiguiente arrastre del resto de los elementos portantes de la construcción.
Este comportamiento del acero en estructuras de contenido, no presupone la presencia de altas temperaturas o anormales condiciones, sino que son suficientes de pequeños a moderados incendios para que se produzca la deformación del material. En general, todos los metales bajo la acción del calor presentan un riesgo máximo a la distorsión y colapso.
Cuando formando parte de un armazón estructural una viga de acero cede, se producirá simplemente un desplome local que dentro de la importancia de oponerse o resistir al incendio en conjunto, se comprende la necesidad de dotar a estos elementos estructurales de una protección acorde a su naturaleza o condiciones.
HORMIGON ESTRUCTURAL ARMADO
Por su parte el hormigón estructural armado, pretensado, tiene por lo general una buena resistencia, ésta se define por el periodo de tiempo en que su comportamiento ante las temperaturas que se observan en el espectro de un incendio.
Dadas las características de su composición, el hormigón estructural no sufre generalmente colapsos ante un incendio; aunque es factible experimentar desvíos de posición tanto en la carga como en el suelo. La mayor parte de las estructuras suelen ser, después de haber sufrido la acción del fuego, lo suficientemente seguras como para restablecer sus funciones normales.
En relación a la tracción y la flexión, las resistencias del hormigón ante el fuego, son las más afectadas. En cambio, esta acción es mucho menor en la resistencia a la compresión, estableciendo en términos generales una reducción en la resistencia de un 80 % a unos 800º C.
Ante un incendio, incluso aquellos materiales considerados tradicionalmente como incombustibles (hormigón) no son lo suficientemente seguros contra el fuego. Si consideramos que en un incendio se alcanzan fácilmente 600º C a los 10 minutos de su inicio, y los 1.200º C a los 20 minutos, se comprende que incluso el hormigón no es absolutamente seguro.
A los 1000º C la grava se disgrega y el cemento se deshidrata. Si se mantiene una temperatura de entre 1.000º C a 1.200º C durante un tiempo aproximado de tres horas, los efectos del fuego sobre el hormigón son, con toda seguridad nefastos. Los elementos de hormigón se disgregan a una velocidad de unos cuatro (4) cm por hora y las armaduras a estas temperaturas, dejan de cumplir su función.
El hormigón, aunque lentamente, puede corroerse, hasta su total destrucción, incluyendo su armadura. Todo elemento de construcción de superficie porosa, absorbe muy fácilmente los gases de la combustión, éstos en un incendio son gases ácidos, los cuales por el efecto de la reacción química se neutralizan con los compuestos cálcicos contenidos en el hormigón estructural formándose cloruro de calcio, sustancia higroscópica que, combinada en el interior de la masa, con el vapor de agua de extinción contenido en el aire confinado por la estructura del recinto, es absorbido igualmente por el hormigón en sus iones calcio y cloro.
De esta forma la corrosión del hormigón se produce de manera muy lenta tras el incendio continuando la migración o penetración alrededor de 0,25 a 2 cm2 por día, si las condiciones del medio le son favorables y propias; en este caso es mucho más importante la corrosión del acero que la del hormigón, cuando las circunstancias no le son favorables. Los porcentajes de cloro susceptibles de dañar al hormigón armado, son aproximadamente de 0,6% de cloruro, para el hormigón armado normal y aproximadamente de o,01% para el pretensado.
DILATACIÓN TÉRMICA DEL ACERO Y EL HORMIGÓN
Es importante distinguir entre los materiales a la hora de juzgar su comportamiento ante el fuego, el hormigón, acero, piedra, cemento, etc., pueden considerarse como agentes pasivos frente al incendio. Es decir, nunca inician o propagan el fuego.
Considerándose al hormigón como material, su resistencia al fuego se determinará, fundamentalmente, por la protección que experimente el acero contra un excesivo aumento de temperatura. Esta resistencia será inversa a mayores gruesos entre superficies o inmediatas al acero embutido, estableciéndose que a mayor cubrimiento mayor será el periodo de resistencia, partiendo de la llamada “temperatura crítica” del acero sueva, alrededor de 550º C, y aproximadamente de 400º C para el acero sensible, resistente a la tracción.
Cuando el hormigón es recalentado por llama directa o por calor de convección y radiación, la zona externa calentada excesivamente se separa de la interior de masa totalmente fría. De ahí que la influencia del conglomerado de cemento en un hormigón expuesto a las elevadas temperaturas de un incendio, se traduzca en el concepto de resistencia (nunca inicia o propaga el fuego) agente pasivo. En una masa equivalente de 300 kg/ m3 la pérdida de agua de cristalización es tal, que el cemento queda pulverizado a temperaturas elevadas.
MADERA
Los vegetales y especialmente los leñosos, están compuestos además de por agua, por dos tipos de sustancias, que son la celulosa y la lignina. El porcentaje de ambos compuestos oscila alrededor del 90%, quedando el resto para sustancias minerales, grasas, ceras, etc, por lo que se refiere a sólidos.
Ante un incendio, la madera, como elemento estructural posee la peculiaridad de absorber gases y vapores, sin experimentar daños aparentes, si bien transcurrido un tiempo, la madera puede desprender progresivamente los ácidos absorbidos, “Clorhídrico, cianhídrico” etc.
El riesgo específico, lo constituye que la madera transmite el riesgo de corrosión a los materiales circundantes a ella. En incendios en los que se halla presente PVC, se da esta circunstancia por la exposición de la madera a sus vapores. En ocasiones las pérdidas son bastante largas en el tiempo, lo que ha supuesto muchas veces desconciertos por estos efectos aparecidos de forma imprevisible, sobre el utensilio y el mobiliario afectado.
Por otro lado, en el espectro de un incendio, la madera se quema y se carboniza, construyendo un elemento activo, es decir la madera puede iniciar y propagar un incendio.
Este fenómeno se conoce como reacción al fuego, es decir el comportamiento ante el efecto del fuego de lo distintos materiales, el cual viene determinado por:
- El poder calorífico (cantidad de calor desprendido en la combustión) de los mismos.
- Combustibilidad.
- Inflamabilidad (tendencia a producir gases en cantidades y naturaleza tales que producen llamas).
- Velocidad de propagación de las llamas en la superficie.
- Velocidad de la combustión de la superficie por el calor radiante.
La madera, al estar construida básicamente por celulosa, constituye un elemento muy combustible ( puede iniciar o propagar una llama fácilmente).
