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Seguridad contra incendios – Presurización

Juan Antonio Díaz Medina (diazja@vithas.es)Ingeniero Técnico Industrial - Responsable Ingeniería y Mantenimiento

Vithas CanariasIgnacio Narváez Jareño

Ingeniero Industrial - Director de Ingeniería Grupo Vithas Iban E. Jiménez Santana (studio@etreseng.es)

Ingeniero Industrial - Studiotres Engineering - Las Palmas

Antecedentes

El Vithas Hospital Santa Catalina,data del año 1930, empezando comobalneario, para iniciar la actividad comoHospital en los años cuarenta, con hasta5 ampliaciones en diferentes épocasconstructivas. Esto, ha provocado que elHospital, al no ser diseñado bajo una vi-sión conjunta, disponga de una arquitec-tura con un criterio de evacuación ysectorización heterogéneo, resolvién-dose cada módulo de una manera indivi-dual en lo que se refiere a la evacuacióny sectorización. Ante esta situación, nosencontrábamos con la torre del Hospital,de nueve alturas, edificada en 1974, conuna sola escalera de evacuación, dondeademás el ancho no cumpliría los están-dares normativos actuales. En ese sen-tido la situación tampoco era tanirracional, sino que partía de la base en laque un Hospital, por su naturaleza, seconsidera, de alta dificultad de evacua-ción, girando por tanto sus estrategias deseguridad y protección en aspectos desectorización. Por ello, y siguiendo la na-turaleza inicial arquitectónica, al proce-der con la estrategia corporativa degarantizar la seguridad del paciente y susocupantes, se optó por la solución Mistralde presurización, que garantiza la confi-nación del humo y el fuego, hasta la lle-gada de los equipos de emergencia, ypoder evacuar de forma segura y libre dehumos, la planta afectada.

A la hora de desarrollar los sistemas deprotección contra incendios de VithasHospital Santa Catalina se constató la grandificultad para la evacuación de los pacien-tes, debido principalmente a la necesidadde soporte vital, presencia de pacientes enel bloque quirúrgico y en general la movi-lidad reducida de los mismos.

Además, las obras de adaptación anormativa estaban seriamente compro-metidas como consecuencia de la dificul-

tad para modificar la arquitectura del edi-ficio al tratarse de un edificio protegido, laimposibilidad de evacuación progresivahorizontal (al no disponer de dos sectoresdiferenciados), la elevada altura de eva-cuación (27 metros), la imposibilidad demodificar la única escalera existente y dedisponer de una segunda escalera de eva-cuación, así como los espacios (anchos yrellanos) insuficientes para evacuación yconfinamiento.

Consideraciones generales del usohospitalario

La evacuación de un Hospital en casode incendio queda seriamente condicio-nada por la reducida movilidad de los pa-cientes hospitalizados. Por ello, se partedel principio de evacuación progresiva ho-rizontal, aplicando mecanismos de secto-rización, especialmente en las áreas dehospitalización. En nuestro caso se optópor recurrir a soluciones prestacionales.

El traslado en vertical de pacientesdentro de un hospital resulta ineficaz porel tiempo que requiere. Además, algunospacientes alojados en determinadas áreascríticas (unidades de cuidados intensivos,bloque quirúrgico, etc.), pueden estar co-nectados a equipos vitales, los cuales difi-cultan el movimiento y en algunos casos loimposibilitan. Por tanto, el uso para eva-cuación de las escaleras y de los ascenso-res debe constituir el último recurso ante

Mejora de la seguridad contraincendios en infraestructuras críticasPresurización y control de humosLos planteamientos de evacuación en centros hospitalarios suelen ser complejos y de difícil ejecución. En el casoVithas - Hospital Santa Catalina, además se suma, la arquitectura del propio edificio, que data del año 1935. El artículodescribe la implantación de un sistema de presurización y control de humos con el que poder mantener los pasillos libres dehumos, para facilitar la evacuación segura y las labores de los equipos de emergencia dentro del Hospital.

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situaciones de emergencia en caso de in-cendio en las áreas de hospitalización.

El objeto de las condiciones particula-res para el uso Hospitalario es proporcionarun nivel de seguridad frente al riesgo de in-cendio. Para ello, es necesario limitar laaparición y el desarrollo de un incendio, encualquier área, reduciendo la necesidad deevacuación de los ocupantes.Lo anterior selogra con medidas integradas relacionadascon la prevención, la detección, el control,la extinción, la evacuación, la formación yrespuesta del personal.

Qué sucede en caso de incendio

La experiencia demuestra que la mayorparte de las víctimas de los incendios seproducen como consecuencia de:

• La inhalación de substancias tóxicasgeneradas en la combustión.

• Las quemaduras producidas por elcontacto directo con los humos o por la ra-diación generada por estos.

• La pérdida de orientación debida a ladisminución de la visibilidad por los humos,hecho que incrementa el tiempo de expo-sición a los efectos del incendio.

En caso de incendio, no suele ser elfuego el factor que causa el mayor númerode víctimas. Generalmente, son los gasesproducidos en la combustión los causantesde la mayor parte de las víctimas por asfi-xia. Esto hace que Vithas Hospital SantaCatalina, centre su objetivo en garantizarque, en caso de incendio, el sistema con-siga confinar e evacuar el humo hasta lallegada de los servicios de emergencias oactuación del plan de autoprotección.

Los sistemas de control de humos porsobrepresión, como tal, son un medio deProtección Contra Incendios con no exce-siva penetración en España, no así en EEUUdonde es obligatorio su instalación. Es unade las medidas activas y seguras de las quese dispone para garantizar la seguridadante el incendio en los edificios.

Principios básicos

El principio de funcionamiento con-siste en el aporte de grandes caudales deaire exterior libre de humos hacia las de-nominadas zonas de sobrepresión o zonasseguras, las cuales, al recibir este caudal deaire limpio, sufren un aumento de presiónrespecto a las zonas no presurizadas (zona

de incendio). Este diferencial confina elhumo y las llamas del incendio en el recintoen el que se produzca, garantizando quelos pasillos y zonas presurizadas queden li-bres de humos.

Este efecto tiene su explicación enbase a la experiencia y medición de presio-nes generadas en incendios de distintamagnitud. En el caso más desfavorable deincendio (a unos 1.000°C) el aumento depresión que se genera en un recinto ce-rrado está alrededor de 15 Pa (Pascales).

Los humos confinados, serán evacua-dos en el mismo recinto en que se produ-cen mediante sistemas de extracciónlocalizada (compuerta), o incluso por ro-tura de ventana hacia el exterior.

En caso de presencia de humo, detec-tado por el sistema de detección de incen-dios del Hospital, el sistema entra enfuncionamiento de la manera siguiente:

1. Se activa la alarma acústica quealerta a las personas del interior del Hos-pital.

2. Se activa el sistema de ventilaciónmecánica, que impulsa aire fresco aspiradoal interior del recinto de la escalera prote-gida.

3. Se activa un mecanismo que abre laclaraboya ubicada en la parte superior dela escalera, que permite la salida inicial delos humos al exterior en el primer minuto,antes de entrar el sistema Mistral en fun-cionamiento.

4. Se activa el cierre de todas las puertasREI que comunican con el núcleo de esca-lera protegida. Todas las puertas son prac-ticables de forma manual, de forma quepermitan la evacuación segura de personas.

5. El recinto de la escalera queda librede humos y con una presión diferencialrespecto de las zonas anexas. Esta sobre-presión impide que el humo invada el re-cinto de la escalera, consiguiendo que elrecorrido de evacuación, quede libre dehumos y con visibilidad.

El sistema se regula de forma autó-noma manteniendo una sobrepresión en elrecorrido de evacuación comprendidaentre 15 y 50 Pa. De manera que, se puedaacceder fácilmente al trayecto de salva-mento y, por otra, que la presión sigasiendo suficiente para mantener el reco-rrido de evacuación, libre de humos y convisibilidad.

Norma UNE-EN 12101-6

El uso de sistemas de control dehumos viene regulado por la Norma euro-pea UNE-EN 12101, en su parte 6. El ob-jetivo de la Norma es el de proporcionarinformación sobre procedimientos enca-minados a limitar la propagación de humosde un espacio a otro del edificio. Para ello,la Norma proporciona información sobrelos procedimientos de seguridad para laspersonas, lucha contra incendios y protec-ción de bienes en todo tipo de edificios.Éstos serán los tres objetos fundamentalesde seguridad del sistema.

UNE-EN 12101-6 Sistemas para elControl de Humo y de Calor. Parte 6: Espe-cificaciones para los sistemas de diferen-cial de presión. Equipos., especifica que losvolúmenes de aire que se manipulan sonaquellos en que el diferencial de presiónque se genere entre la zona presurizada yla no presurizada varía entre 30 y 50 Pa(dependiendo del supuesto), valores quedoblan la presión generada por el propioincendio, de alcanzarse dicha temperatura(figura 1).

Figura 1. Base normativa: Norma UNE EN 12101-parte 6.

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Lo que se persigue con el empleo deeste sistema, es establecer un gradiente depresión, y por tanto un flujo de aire entrezona presurizada y no presurizada, queasegure una máxima presión en las vías deescape y zonas protegidas .El caudal deaire necesario para conseguirlo deberá sersuficiente para cumplir con dos criteriosdiferentes, de diferencia de presión contodas las puertas cerradas y de velocidaddel aire con alguna puerta abierta. Además,debe tenerse en cuenta otro aspecto en lafase de cálculo, la fuerza de apertura depuertas, que no debe superar, en el tirador,el valor de 100 N.

La Norma abarca distintas clasificacio-nes de sistemas, según requisitos técnicosy condiciones de diseño. Para ello, se hancreado seis clases distintas de sistemas,nombrados desde la letra A a la F. Para cadauno de ellos se establecen unos criteriosespecíficos de diferencia de presión y flujode aire.

Especificaciones generales

La toma de aire exterior a introducir enel edificio está dispuesta de forma quedicho aire no pueda contaminarse por elhumo generado por el incendio del propioedificio.

Para la presurización se emplearánventiladores mecánicos con los correspon-dientes conductos. Su ubicación estaráasegurada para que no pueda ser afectadopor un fuego en espacio no protegido.

Todas las puertas entre los espaciospresurizados y despresurizados debenestar equipadas con mecanismos de cie-rre automático (cerramiento de puertas).

Deben asegurarse salidas de aire ade-cuadas, para que el aire que fluye de un es-

pacio presurizado hacia otro despresuri-zado, escape al exterior, manteniéndose eldiferencial de presión, o la velocidad delflujo de aire por la puerta abierta, entre losdos espacios.

Debe preverse una compuerta de so-brepresión, para garantizar que la presiónacumulada con puertas cerradas no difi-culte la apertura de estas hacia el espaciopresurizado.

Aplicación al Vithas Hospital SantaCatalina

Se estudia la torre del Hospital, quecuenta con 9 plantas y 27 m de altura deevacuación, y una sola salida de evacua-ción. Se toma como premisa la conversiónen espacios seguros libres de humos a:

• Vestíbulos de planta.

• Vestíbulos de los elevadores/esca-lera.

• Escalera (única).

• Elevadores.

• Vestíbulo de Planta Baja.

Todo ello utilizando la propia escaleray foso de los elevadores como conductovertical de reparto del caudal de aire limpioa impulsar, el cual se introduce a través deuna sala de instalaciones realizada en laplanta sexta.

Se diseña el sistema partiendo de doshipótesis de cálculo:

a) Hipótesis más desfavorable, se con-sidera el control de escaleras, ascensores ytodos los vestíbulos de planta (9) a la vezabiertos, con lo que el volumen de aire acontrolar es mayor, previéndose una can-tidad de aproximadamente 107.700 m3/h(tabla 1).

b) Hipótesis más favorable, se estudia,controlar el conjunto de escaleras, ascen-sores y el vestíbulo de la planta afectadapor el incendio (resto puertas REI cerradas),con lo que el volumen de control se reducea aproximadamente unos 72.700 m3/h(tabla 2).

Se opta por la hipótesis más desfavo-rable, aplicando una corrección del caudalde cálculo mediante la aplicación de coe-ficientes de seguridad, con un sistema decierre selectivo de puertas de pasillos en

Tabla 1. Ejemplo de cálculo (a) más desfavorable:CÁLCULO DE RANURAS

TOTAL Puertas Ventanas Paredes y

forjados

PLANTA TIPO 1 0,1400 0,0051 0,0252

PLANTA TIPO 2 0,1100 0,0026 0,0198

PLANTA TIPO 3 1,6000 0,0128 0,1290

PLANTA TIPO 4 0,0000 0,0230 0,0336

TOTAL 1,85 0,04 0,21

ASCENSOR 0,463

Nº Paradas 9

Tabla 2. Ejemplo de cálculo (b) más favorable:CÁLCULO DE RANURAS

TOTAL Puertas Verntanas Paredes y forjadosPLANTA TIPO 1 0,1400 0,0051 0,0252PLANTA TIPO 2 0,1100 0,0026 0,0198PLANTA TIPO 3 0,3200 0,0026 0,0258PLANTA TIPO 4 0,0000 0,0230 0,0336PLANTA TIPO 5 0,1500 0,0128 0,2204PLANTA TIPO 6 0,0000 0,0000 0,0000PLANTA TIPO 7 0,0000 0,0000 0,0000PLANTA TIPO 8 0,0000 0,0000 0,0000TOTAL 0,72 0,05 0,32ASCENSOR 0,463 Nº Paradas 9

Ejemplo de cálculo de fuerza de apertura de puertas:

FUERZA APERTURA PUERTAS

Regulación dispositivo automático cierre (N) Fd 40 20-80

Anchura puerta (m) b 0,8

Superficie puerta (m2) S 1,6

Distancia bisagra-pto más alejado barra antipánico (m) d 0,7

Diferencia presión ambas caras (Pa) DP 50

Fuerza (N) 86 O.K.

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las plantas no afectadas por el incendio yun caudal nominal muy superior a la hipó-tesis 2 y por encima de la hipótesis másdesfavorable, resultando una instalaciónde 4 ventiladores que aportan un caudal de120.000 m3/h (figura 2).

De conformidad con la tabla 1 delpunto 4.1 de la Norma UNE-EN 12101-6,adoptamos el sistema de clase D (paramedios de escape. Riesgo de personasdormidas). Este sistema está concebidopara edificios cuyos ocupantes puedanestar durmiendo o impedidos. El tiemporequerido para que dichos ocupantes setrasladen hacia un espacio protegido,antes de llegar a la salida final de seguri-dad, puede ser mayor que el previsto parael caso de personas despiertas y en bue-nas condiciones físicas. Puede darse elcaso, además, de que los ocupantes noestén familiarizados con el local, o nece-siten ayuda para llegar a la salida o espa-cio protegido.

Los sistemas de clase D son tambiénadecuados cuando la presencia de un sis-tema de presión diferencial permite suplir

la ausencia de una escalera no prevista y/ovestíbulos.

Una vez finalizadas las actuacionespara la instalación del sistema Mistral deControl de Humos, se procedió a efectuarlas pruebas exigidas en la Norma de cara asu legalización pertinente por parte de losOrganismos competentes.

Ventajas del sistema

• Posibilidad de instalación posterior ala puesta en servicio del edificio habitado.Sistema ideal en reformas de edificiosexistentes en funcionamiento.

• Compartimentación, sectorización ycontrol de humos en edificios con ocupan-tes con movilidad reducida, desorientacióny otros aspectos de esta índole.

• Coste de la implantación menor quelos sistemas tradicionales.

• Menos obras a realizar para su insta-lación y con menores incomodidades parael Centro , que a diferencia de otros siste-

mas puede funcionar normalmente du-rante las obras.

• Implantación más rápida y limpia. Mí-nimo impacto visual.

• La solución se puede monitorizar yefectuar pruebas con la periodicidad con-siderada. La misma además es indepen-diente del momento en el que se produceel incidente. Por ejemplo, para el primercaso, sistemas de extinción automáticacuya dificultad en efectuar pruebas es di-rectamente proporcional al impacto de lasmismas, o para lo segundo, la aparición deobstáculos no previstos en vías de evacua-ción.

• Los daños ocasionados por el incen-dio quedan reducidos a la zona confinada,sin extensión ni propagación a otras zonas.

Conclusiones

La implantación del sistema de controlde humos en Vithas Hospital Santa Cata-lina ha sido determinante como medidaprestacional para adaptar el Hospital a lanormativa actual, se valora positivamentela poca intervención en la edificación, la noalteración del normal uso del hospital du-rante la realización de las obras, así comola reducción de las consecuencias de unposible incendio.

La solución adoptada resuelve una si-tuación compleja por las características ar-quitectónicas de la edificación. Lostrabajadores, usuarios, visitantes y servi-cios públicos de intervención/seguridad, loperciben como un sistema que aumenta laseguridad del edificio y que les proporcionavías de escape libres de humos y seguras oen los casos de los servicios de protección,vías de acceso con la capacidad de ade-cuación para garantizar un correcto accesoa las plantas, esto es, a los servicios de in-tervención contra incendios se les propor-ciona accesos libres de humos y seguroshasta la zona afectada, facilitando su in-tervención, bajo su control.

La técnica de la sobrepresión resultaun método efectivo para hacer seguras lasvías de escape sobretodo en edificios exis-tentes en los cuales los márgenes de inter-vención resultan muy limitados.

Seguridad contra incendios – Presurización

Figura 2.