Una de las principales causas de muerte en los incendios no es la exposición directa al calor o las llamas, sino la inhalación de humo (Peçanha Antonio et al., 2013). El humo puede propagarse rápidamente por todo un edificio a través de escaleras, ascensores, pozos mecánicos y otras aberturas, creando resultados devastadores para los ocupantes que quedan atrapados y rápidamente vencidos por el humo. Por ejemplo, durante el incendio del MGM Grand de Las Vegas en 1980, murieron 85 personas, 64 de las cuales estaban en los pisos superiores lejos del incendio porque el humo se propagaba a través del sistema de ventilación del hotel y de los huecos de los ascensores. 

Debido a estos incendios históricos, los códigos de construcción y prevención de incendios han evolucionado continuamente para integrar mejoras que protejan las vidas durante un incendio. Esta evolución incluye la incorporación de sistemas de control de humo. Estos sistemas gestionan y controlan el humo durante un incendio, lo que permite extraerlo y limitar su propagación dentro de un edificio. Los sistemas de control de humo ofrecen a los ocupantes un período crítico para escapar antes de que las condiciones del edificio se vuelvan insostenibles.  

Este artículo explorará los conceptos básicos del control del humo, que incluyen: 

• Requisitos del código para sistemas de control de humo, incluidos los requisitos jurisdiccionales 

• Criterios de actuación para las necesidades específicas de cada edificio. 

• Pautas de diseño de control de humo y análisis racional.  

Requisitos de código para sistemas de control de humo

Comprender los códigos que se aplican en la jurisdicción local es vital para cualquier proyecto. Realizar la debida diligencia es uno de los aspectos más críticos del diseño de cualquier sistema de seguridad humana. La fase de debida diligencia de un proyecto implica determinar qué códigos son relevantes y si alguna enmienda, modificación u ordenanza local reemplaza los estándares típicamente aplicados por el conjunto de códigos NFPA o ICC. 

Por ejemplo, en el estado de Georgia, el Departamento de Asuntos Comunitarios (DCA) prescribe los códigos de construcción que se aplican, entre ellos:  

• Código Internacional de Construcción, Edición 2018, con Enmiendas de Georgia (IBC). 
• Código Residencial Internacional, Edición 2018, con Enmiendas de Georgia (IRC). 
• Código Internacional de Incendios, Edición 2018 (IFC). 

Además, El Capítulo 120-3-3, aplicado por el Comisionado de Seguridad contra Incendios de Georgia, se titula "Reglas y regulaciones para los estándares mínimos estatales de seguridad contra incendios". Este capítulo modifica el Código internacional de incendios (IFC) y los códigos de la Asociación Nacional de Protección contra Incendios (NFPA). La DCA también modifica capítulos específicos del Código Internacional de Incendios. Es esencial comprender completamente qué códigos se adoptan y si ciertos capítulos se eliminan, modifican o enmiendan, por lo que es fundamental contar con un consultor de protección contra incendios en un proyecto. Una vez que el consultor completa la debida diligencia e identifica los códigos correctos, puede obtener los requisitos de construcción. 

Requisitos jurisdiccionales para sistemas de control de humo

Para cualquier proyecto, es fundamental contar con un ingeniero capacitado que conozca los códigos de construcción que se aplican en el área. Los códigos de construcción y contra incendios pueden variar, incluidas enmiendas locales que cambian los requisitos estándar. Los edificios varían en diseño, uso, tamaño y clasificación, lo que influye en los requisitos de seguridad humana que los ingenieros deben implementar.  

Estas variaciones son particularmente ciertas para los sistemas de control de humo, ya que los códigos y requisitos locales no exigen sistemas de presurización de escaleras en todos los edificios. Comprender e investigar los requisitos jurisdiccionales locales es fundamental para comprender lo que se aplica en cada área geográfica. 

El ingeniero de control de humo debe considerar los siguientes elementos como parte de su investigación de los requisitos locales:  

¿Cuál es el piso más alto ocupado? 
Los edificios con un piso ocupado a más de 75' por encima del nivel de acceso más bajo del servicio de bomberos se consideran edificios de gran altura según los códigos aplicables específicos.  

¿Cuál es la clasificación de ocupación? 
La clasificación de ocupación podría dar lugar a que se requieran o no recintos a prueba de humo. 

¿Qué altura tienen las escaleras? 
Si hay escaleras con niveles superiores a 75', es posible que las escaleras requieran cerramientos a prueba de humo. 

¿Cómo están configuradas las escaleras? 
En algunos casos, es posible que no se requieran recintos a prueba de humo. Las características de un edificio alto que influyen en la decisión de incluir recintos a prueba de humo son si las escaleras tienen lados abiertos, si las escaleras que dan acceso a los niveles ocupados tienen menos de 75' y otros criterios.  

Criterio de desempeño 

Los criterios de desempeño definen los estándares que deben cumplir los gabinetes a prueba de humo que deben diseñarse y operarse. Estos criterios informan a las partes interesadas clave sobre el diseño del sistema, detallando los requisitos específicos incorporados y los puntos de referencia de rendimiento que el sistema pretende alcanzar.  

Una vez que se determina que se requieren recintos a prueba de humo y el equipo de diseño selecciona la presurización de la escalera como método de cumplimiento, el código aplicable proporcionará las especificaciones de rendimiento necesarias. Estas especificaciones pueden variar según la jurisdicción, por lo que es esencial una revisión exhaustiva del código aplicable.   

Los sistemas de presurización de escaleras ayudan a despejar las rutas de escape empujando aire hacia las escaleras, evitando la entrada de humo. Esto crea un camino más seguro para que las personas salgan del edificio. 

Los criterios de desempeño comunes incluyen: 

• Presión positiva inyectada en la escalera con el fin de reducir la entrada de humo.
• Presión positiva inyectada en la escalera que no impide que los ocupantes abran las puertas de acceso a la escalera. 

Comprender estos requisitos de desempeño es importante ya que cada edificio puede tener diferentes necesidades y requerir especificaciones de desempeño específicas. 

Diseño de control de humo 

NFPA 92: Norma para sistemas de control de humo y el Capítulo 909 (IFC e IBC) proporciona pautas para diseñar sistemas de control de humo. Comprender los insumos, las suposiciones y los factores de conexión necesarios producirá los diseños más eficientes y conformes. Durante los últimos 25 años, el diseño de sistemas de control de humo ha progresado significativamente con avances en recursos de hardware y software. Desde que la industria pasó de los cálculos manuales a los métodos computacionales, la precisión y la eficiencia han mejorado.  

La comunicación eficaz es clave durante toda la fase de diseño. Colaborar con el equipo de diseño con respecto al método de control de humo elegido y la ubicación de los conductos, ventiladores y otros componentes ayudará a integrar el sistema. Otro actor clave es la Autoridad Jurisdiccional (AHJ); Es imperativo involucrar a las autoridades competentes en las primeras etapas del proceso de diseño. La discusión de todos los insumos, suposiciones y criterios de desempeño garantiza que el sistema esté diseñado de acuerdo con los requisitos locales, con supuestos de insumos acordados antes de que comience la fase de diseño. 

Informe de análisis racional 

Un análisis conciso del diseño del sistema de control de humo debe documentarse con un informe de análisis racional, según lo exigen IBC e IFC. El análisis racional contendrá toda la información sobre el sistema de control de humos, que será utilizada para inspecciones especiales y por el personal de mantenimiento del edificio responsable de mantener y probar periódicamente el sistema. 

El capítulo 909.4 detalla siete componentes que deben considerarse como parte del análisis racional: 

El efecto pila 

El efecto chimenea puede alterar significativamente la capacidad del sistema de control de humo para controlar el humo dentro de un edificio. Este efecto se produce cuando el aire asciende a través de los huecos verticales de un edificio, incluidas las escaleras y los huecos de los ascensores, debido a la diferencia de presión y temperatura. El análisis racional debe considerar las temperaturas internas del edificio y las temperaturas externas experimentadas en las proximidades del edificio. Las diferencias entre las temperaturas externas e internas deben estudiarse y representarse dentro del análisis de diseño para garantizar que el sistema pueda funcionar correctamente en las condiciones ambientales esperadas. 

Efecto de temperatura del fuego  

Un incendio provoca que gases calientes flotantes se acumulen y se propaguen cerca del foco del incendio. La expansión, temperatura y propagación del humo deben incluirse en el análisis para garantizar que el sistema de control de humo no se vea afectado negativamente. Otra consideración son los rociadores automáticos: cómo afectarán el fuego y la flotabilidad del humo. 

Efecto del viento 

El viento juega un papel fundamental en el funcionamiento de un sistema de control de humo. El análisis racional debe incluir la fuerza del viento contra cada una de las elevaciones de los edificios. Las consideraciones sobre la carga del viento deben incluir las velocidades promedio del viento experimentadas en la ubicación del edificio. La carga del viento es compleja y puede verse influenciada por las estructuras adyacentes, el terreno y la altura total del edificio. Otra consideración es la ubicación de los ventiladores mecánicos y cómo la carga del viento puede reducir su funcionamiento. Deben realizarse debates entre todas las partes interesadas clave (ingeniero mecánico, arquitecto, etc.) para garantizar que los ventiladores se coloquen en posiciones protegidas para reducir el impacto negativo de la carga del viento en el sistema. 

Sistemas de calefacción, refrigeración y aire acondicionado 

Los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) deben considerarse como parte del análisis general. Los sistemas de HVAC suelen atravesar compartimentos, lo que crea pasajes por donde el humo puede propagarse por todo el edificio. El ingeniero mecánico a menudo integra los sistemas de HVAC en el sistema de control de humo para que el sistema de HVAC se apague al detectar humo. Según la situación, es posible que se requieran compuertas entre las zonas de humo, programadas para cerrarse cuando detecten humo o estén expuestas al calor. Las conversaciones entre todas las partes interesadas clave (ingeniero de protección contra incendios, ingeniero mecánico y arquitecto) son cruciales para comprender cómo está diseñado el edificio en general para funcionar en condiciones de incendio.  

Clima externo 

Es probable que el sistema de control de humo tenga componentes instalados tanto en el exterior como en el interior del edificio. Se debe tener en cuenta si las condiciones climáticas externas afectarán el rendimiento de esos componentes. Un ejemplo es la acumulación de hielo alrededor de los reguladores y los ventiladores mecánicos. Los ingenieros deben diseñar los componentes para garantizar que estén protegidos de la acumulación de hielo y nieve. 

Duración de la operación 

La función principal de un sistema de control de humo es proteger a los ocupantes durante el período de salida. El ingeniero de protección contra incendios debe diseñar el sistema para garantizar un funcionamiento continuo durante 20 minutos o 1.5 veces el tiempo de salida calculado, generalmente el que sea mayor. La duración del funcionamiento debe ser objeto de debates continuos entre el ingeniero de protección contra incendios y la autoridad competente.  

Finalización y Presentación 

Una vez completado el análisis racional, el ingeniero debe comparar el diseño final del sistema con los planos arquitectónicos, mecánicos, eléctricos y de plomería (MEP) actuales. Además, el equipo de diseño debe realizar una presentación del diseño final del sistema para asegurarse de que la configuración del sistema sigue siendo aceptable y de que el equipo de arquitectura no ha realizado ningún cambio. Las verificaciones finales son cruciales, ya que los planos de construcción suelen cambiar durante la fase de análisis racional.  

Los elementos específicos que deben verificarse incluyen:  

• La ubicación y el tamaño de los conductos son aceptables y coordinan con los planos arquitectónicos actuales. 
• Todas las paredes internas, puertas, ventanas y composición de materiales no han sido alterados durante el análisis racional.

Básicamente, el análisis racional y los planes actuales deben coincidir. Si se encuentran discrepancias, es posible que sea necesario realizar modificaciones para alinear el análisis racional.  

Una vez completado el análisis racional, el ingeniero de protección contra incendios debe presentar una copia a la autoridad local para que dé su opinión final. Luego, el análisis racional debe enviarse junto con el paquete de permisos al funcionario de construcción y al jefe de bomberos para su revisión y aprobación final. 

TEC Servicios de sistemas de control de humo 

Telgian Engineering & Consulting Ofrece servicios de control de humo desde el inicio del proyecto hasta su finalización. 

Nuestros servicios incluyen:  

Fase de prediseño 

• Discuta los requisitos del proyecto del propietario. 
• Discutir e investigar diferentes opciones de diseño de control de humo que puedan estar disponibles para el proyecto. 

Fase de diseño de control de humo 

• Investigar y revisar los planos y documentos de diseño del edificio. 
• Consultoría sobre códigos de construcción, incendios y seguridad humana. 
• Desarrolle un resumen de diseño para el análisis racional antes de completar el análisis.
• Discutir el informe con todas las partes interesadas clave, incluido el equipo de diseño y las autoridades competentes (AHJ) 
• Servicios de modelado CONTAM, CFD, fuego y humo. 
• Modelado de salida 
• Desarrollo del análisis racional 
• Realizar y coordinar reuniones con las autoridades competentes. 
• Desarrollo y revisión continua de documentos de diseño. 
• Desarrollo de criterios de prueba y aceptación 

Fase de Construcción 

• Revisiones de la instalación del sitio para garantizar el cumplimiento de la base de diseño establecida 
• Coordinación de permisos 
• Coordinación continua con Autoridades Competentes (AHJ) 
• Resolución de problemas de responsabilidad del sitio 
• Servicios de Inspección Especial para el control de humos. 

Fase posterior a la construcción 

• Capacitación operativa del personal del edificio en sistemas 
• Coordinación y verificación de la documentación de cierre 

Conclusión 

Los sistemas eficaces de control de humo son fundamentales para la seguridad de los ocupantes del edificio durante un incendio. Los ingenieros y diseñadores pueden crear sistemas que gestionen eficazmente el humo si comprenden los códigos vigentes, realizan investigaciones exhaustivas, cumplen con los criterios de rendimiento y siguen un proceso de diseño meticuloso. Al asociarse con TEC, sus sistemas de control de humo serán diseñados e implementados con los más altos estándares de seguridad.

Contáctanos hoy mismo para discutir cómo nuestra experiencia puede ayudar a proteger su propiedad y las vidas de los ocupantes de su edificio. 

Sobre la autora

Con más de 19 años de experiencia en consultoría y diseño de protección contra incendios y seguridad de vida, Eddie Farrow es el líder de práctica regional, ingeniería de protección contra incendios para la región sureste en Telgian Engineering & Consulting, LLC (TEC). Ha gestionado proyectos en todo el mundo para numerosas ocupaciones, incluidas las de atención sanitaria, industrial y mercantil, pero se ha centrado especialmente en instalaciones residenciales y comerciales de gran altura a lo largo de su carrera.

Farrow tiene una amplia gama de experiencia y se especializa en sistemas de control de humo, desde la fase de diseño hasta la construcción, así como el mantenimiento de esos sistemas. Su experiencia incluye consultoría de códigos, diseño basado en el desempeño, modelado de humo (cálculos manuales y análisis por computadora – CFD – FDS) y análisis de modelado de zonas (CONTAM). Además, tiene amplia experiencia en análisis de salida (cálculos manuales y análisis por computadora – Pathfinder), análisis de materiales peligrosos, inspecciones especiales (presurización de atrios y escaleras), debida diligencia y negociación con autoridades competentes (AHJ). Comuníquese con él en efarrow@telgian.com