Conceptos generales de la protección contra incendios

F. Igualador.

Introducción

Los incendios constituyen el riesgo más grave para la seguridad de los ocupantes de los edificios. Este riesgo se materializa dolorosamente año tras año, en decenas de miles de muertos y heridos considerando sólo los países del mundo occidental.

Además están las pérdidas materiales en los mismos, tanto del contenido como del continente: bienes familiares, sociales o empresariales, con la derivación subsidiaria de la pérdida de servicios.

Las consecuencias de un incendio se resumen fácilmente: siempre hay pérdidas.

Afortunadamente es posible prever y aplicar medidas efectivas que, si bien no puedan eliminar totalmente el problema, sí lo pueden reducir en magnitud.

Un ejemplo muy ilustrativo fue el de UU.EE. En este país, se aplicó una política obligatoria de protección pasiva y activa a finales de los años sesenta, con los buenos resultados después de la estabilización que se indican en la tabla. Puede comprobarse una reducción del índice de mortalidad del 60%.

Todos los países de nuestro entorno, conscientes del grave problema que representan los incendios en los edificios, legislaron hace más de 20 años, normas de obligado cumplimiento en este sentido. Así, en ESPAÑA, se estableció una primera Normativa Básica (NBE - CPI - 81), cuyo grado de cumplimiento empezó siendo muy escaso.

Posteriormente, como evolución lógica de una mayor toma de conciencia del problema, se ha aumentado el grado de cumplimiento de la normativa. Ésta también se ha perfeccionado, apareciendo la NBE-CPI-91, de la que dimanó la actual NBE-CPI-96, actualmente en revisión.

Situación actual de la protección contra incendios en España y la C.E.E.

La entrada de nuestro país en la CEE, ha supuesto la necesidad de adaptar nuestra legislación al entorno permitido por las Directivas Comunitarias que nos afectan, como ya ha sucedido con la actual NBE-CPI-96.

Dentro del sector de la Edificación, la Directiva de Productos de la Construcción 89/106/CEE, traspuesta al derecho español por R.D.1639/1992, ha supuesto un punto de partida para articular el mercado de los materiales de la Construcción, en orden ".a garantizar que los productos destinados a las obras, puedan ser comercializados únicamente si son idóneos para el uso al que están destinados. y puedan satisfacer los Requisitos Esenciales."

Estos "Requisitos Esenciales", suponen aspectos muy relacionados con la seguridad de las personas y del medio ambiente, con la importancia establecida por su orden:

. Resistencia mecánica y estabilidad
. Seguridad en caso de incendios
. Higiene, salud y medio ambiente
. Seguridad de utilización
. Protección contra el ruido
. Ahorro de energía y aislamiento térmico.

Como se ve, la "Seguridad en caso de incendios" es el segundo requisito en importancia, lógicamente debido al elevado riesgo que suponen este tipo de accidentes.

Para el requisito esencial "Seguridad en caso de incendios", la Directiva establece que "las obras deberán proyectarse y construirse de forma que, en caso de incendio:

. la capacidad de sustentación de la obra se mantenga durante un periodo de tiempo determinado;
. la aparición y propagación del fuego y del humo dentro de la obra estén limitados;
. la propagación del fuego a obras vecinas esté limitado;
. los ocupantes puedan abandonar la obra o ser rescatados por otros medios;
. se tenga en cuenta la seguridad de los equipos de rescate".

Para conseguir esto, no solo se debe efectuar un correcto diseño del edificio según su uso, sino además el control de las exigencias a los productos y sistemas que componen el edificio, ya sea en sus materiales (Reacción al Fuego) o en sus elementos constructivos (Resistencia al Fuego). Cada producto de la construcción estará afectado con uno o más requisitos esenciales, de acuerdo a sus propiedades y uso. Se estima que el requisito esencial referido al fuego, afecta al menos al 80% de los productos de la edificación, y al 100%. en el caso de los materiales aislantes.

La seguridad pasiva: reacción al fuego y resistencia al fuego

Las características frente al fuego de los materiales de la obra, su disposición en determinadas soluciones constructivas, y la geometría de los caminos de evacuación de las ocupantes, constituyen los elementos de Seguridad Pasiva del edificio.

Se tratará aquí de definir, de un modo breve, los términos anteriores:

a) Reacción al Fuego, en el contexto de la normativa española actual, es una característica de los materiales como tales, permitiendo clasificar a éstos en "clases", de acuerdo a los resultados de unos ensayos normalizados. Las clases indican la magnitud relativa con que los materiales pueden favorecer el inicio y desarrollo de un incendio.

Puede decirse por tanto, que la característica de la reacción al fuego, es una cierta manera de evaluar el grado de inflamabilidad de un material: desde la clase M0, que se aplica a los productos incombustibles, hasta las clases M1, M 2, M3 y M4 que se aplican a los productos combustibles con grado creciente de inflamabilidad.

Las clasificaciones a partir del M1, y su forma de determinarlas, presentan muchas simplificaciones, con lagunas informativas que conducen a comparaciones poco realistas entre los materiales y que pueden afectar a la seguridad. Por ejemplo, no se consideran cantidad y calidad de los humos, poderes caloríficos desarrollados, caida de gotas,.

La reacción al fuego que deberemos aplicar en el futuro, como consecuencia de la adopción de los desarrollos normativos para los nuevos sistemas de clasificación europea (las denominadas "euroclases"), suponen una transformación importante sobre las clasificaciones actuales y los métodos de determinación.

b) Resistencia al Fuego, relacionada con un elemento constructivo compuesto de uno o varios materiales, y dispuesto para una función determinada en obra. En la legislación española actual, esta característica mide el tiempo, según ensayo normalizado, durante el cual el elemento constructivo mantiene las condiciones de:

- Estabilidad o capacidad portante
- Ausencia de emisión de gases inflamables en la cara no expuesta
- Estanqueidad al paso de llamas o gases
- Resistencia térmica suficiente para impedir que en la cara no expuesta, se produzcan temperaturas superiores a unas establecidas.

La estabilidad es la condición mínima exigible a todos los elementos estructurales, ya que la caida de la estructura destruye el edificio. Su expresión será EF- ., indicando el tiempo en minutos de estabilidad.

El cumplimiento del resto de las condiciones, se aplica elementos de cierre o separación. Si se cumplen las tres primeras condiciones, se tiene el concepto de "parallamas", PF-. ; y si se cumplen las cuatro, el de "resistencia al fuego", RF-.., con indicación del tiempo en minutos en ambos casos.

Como en el caso de la reacción al fuego, deberemos adoptar en el futuro los desarrollos normativos para los nuevos sistemas europeos de clasificación de las propiedades de resistencia al fuego. Y también éstos suponen una transformación importante sobre las clasificaciones actuales y los métodos de determinación.

Comportamiento al fuego de los materiales constructivos
La clasificación española actual

La clasificación española para el comportamiento al fuego, estaba basada fundamentalmente en establecer su posición en una escala de inflamabilidad de un material: M1, M2, M3 y M4, son las clases que definen los productos combustibles con grado de combustibilidad creciente.

La determinación de las clases se realiza mediante los ensayos definidos en la norma UNE-23727. Un material que se clasifique M1, puede aspirar a ser M0 (material incombustible), si supera las exigencias correspondientes indicadas en la citada norma.

Como ya comentamos anteriormente, las clasificaciones a partir de M1 e inferiores, presentan lagunas informativas y simplificaciones, que conducen a comparaciones poco realistas entre los materiales.

Se presentan a continuación una serie de reflexiones sobre este tema, que permitirán una evaluación cualitativa de riesgos, más ajustada a la realidad de un incendio.

Generación de un incendio

Un incendio fortuito en un local supone una combustión no deseada en el espacio o en el tiempo.

Suele iniciarse del mismo modo: un foco de calor (cortocircuito, colilla mal apagada,...), es capaz de hacer entrar en ignición a un material combustible próximo a él, produciendo calor y por tanto una elevación local de la temperatura, aunque sólo suponga un pequeño incremento de la temperatura media del local.

De este modo, se inicia la combustión autoalimentada de los materiales combustibles que se encuentran alrededor del foco de calor, según un proceso realimentado: más cantidad de calor desprendido, con mayor elevación de temperatura en el local. Es una fase de crecimiento del incendio. Si estableciéramos la evolución de este proceso en un diagrama Temperatura-Tiempo, (ver Gráfico adjunto), encontraríamos que la velocidad del crecimiento del incendio, está ligada al grado de inflamabilidad de los materiales (clasificación de reacción al fuego elevada), así como a la cantidad de material combustible y a su capacidad calorífica (Poder Calorífico Superior).

Por esto, supuesta una misma carga al fuego, los productos M4 y M3 tendrán evoluciones muy rápidas, siendo en general más lentos los crecimientos en M2 y M1. Para los productos M0, la curva tiene un crecimiento practicamente nulo.

En un entorno entre 400 y 600 ºC, se produce el fenómeno del "flashover" (combustión súbita generalizada). Se estima que en ese momento, todo lo que puede arder en el local, ya está en combustión, elevándose todavía más la temperatura, hasta llegar a un equilibrio de transferencia de calor con el ambiente. Aquí el incendio no puede apagarse por medios externos, debiendo dejar que se consuma todo.

Parece evidente que el uso de materiales combustibles en general y sobre todo de aquellos de clasificación al fuego elevada, aumentan notablemente el riesgo y la peligrosidad de los incendios.

Posicionamiento de la NBE-CPI-96

La normativa española, en lo que atañe a la reacción al fuego de los materiales de la edificación y su aplicabilidad, no contempla de manera eficiente algunos aspectos muy ligados a la seguridad de las personas en caso de incendio.

Concretamente hay dos fenómenos de gran importancia: la carga al fuego y la generación de humos.

a) La carga al fuego:
Los materiales orgánicos presentan valores de carga al fuego caracterizados por su Poder Calorífico Superior (PCS), es decir: la cantidad de energía calorífica desprendida en el proceso de combustión completa de una unidad de masa del material (kJ/kg).

Este valor es característico de cada material. Para los materiales plásticos (o de síntesis) utilizados en los edificios, el valor del PCS oscila entre 50 y 85% del PCS del petróleo.

La adición de ignifugantes, cuya misión es modificar la clasificación al fuego de algunos materiales, no modifica el PCS de los mismos. Así, materiales que son de naturaleza M4 ó M3 y que con la adición ignifugantes pueden pasar incluso a M1, presentan un PCS prácticamente igual al que tenían cuando eran M3 ó M4.

Es lógico pensar que estos tipos de materiales no deberían colocarse nunca en posiciones expuestas en los edificios, por el elevado riesgo que representan.

Dentro de estas posiciones, la normativa sí contempla algunos casos de los elementos vistos de un local o los introducidos en falsos techos o suelos técnicos en forma de elementos para la acústica o la climatización.

Sin embargo, hay otras posiciones expuestas que deberían tenerse en cuenta y que no suelen considerarse por no estar explícitas en la normativa: concretamente todos los elementos vistos de un local, las cámaras ventiladas (verdaderas chimeneas en caso de incendio), los elementos bajo cubierta no protegidos y en todo caso, las cámaras de gran volumen relativo, con escasa protección contra incendios en algunas de sus caras.

b) La generación de humos:
El incendio no sólo produce fuertes aumentos de temperatura, sino también el desprendimiento de humos. La composición y velocidad de producción de los mismos, depende de los productos combustibles y del porcentaje de oxígeno disponible para la combustión.

El problema es serio, ya que se estima que el 80% de las víctimas de los incendios, tienen por origen los humos desprendidos durante el mismo, de acuerdo a dos grupos de factores que determinan estas circunstancias.

b.1) La opacidad de los humos. Es la característica que determina el grado de visibilidad a través del humo. Si el humo es relativamente opaco, la visibilidad es baja, incluso nula.

La posibilidad de que las personas escapen de un incendio, está directamente relacionada con la rapidez de evacuación de los locales incendiados. La introducción de un condicionante que reduce la rapidez de evacuación, juega un papel negativo e incrementa notablemente los riesgos de las personas.

Además, el riesgo se ve aumentado por la reducción del oxígeno respirable, lo que aumenta la fatiga y, en el caso de personas más débiles, prácticamente supone que no puedan moverse y escapar.

b.2) La toxicidad de los humos. En un incendio siempre se desprenden anhídrido carbónico (CO2) y monóxido de carbono (CO), siendo este último gas tanto más abundante cuanto más incompleta es la combustión, como suele suceder en los incendios dentro de los locales cerrados.

Además, en función de la composición química de los materiales, se puede producir desprendimiento de otros gases con elevado grado de toxicidad para el ser humano, aun en proporciones muy pequeñas.

A este respecto y a título de ejemplo no limitativo, basta recordar que la dosis mortal en un máximo de 10 minutos, es respirar aire con 200 ppm de ácido cianhídrido (HCN), ó 500 ppm de cloro (CI2).

Respecto al CO citado antes, la dosis letal para ese período de tiempo, es de 4500 ppm. Pero su peligrosidad es muy elevada, ya que tasas muy inferiores a la indicada, reducen la movilidad de las personas, adormeciéndolas. Es el gas desprendido por los braseros, que tantas víctimas causó en épocas pasadas.

Por otra parte, la toxicidad individual de estos componentes, se potencia por la presencia de otros. Algunas normas (ISO, ASTM, AFNOR...), determinan un "índice de toxicidad de humos", combinando los valores de análisis para este tipo de componentes.

El comportamiento ante el fuego de los materiales: Las Euroclases

Las Euroclases suponen una clasificación mucho más completa y precisa para conocer el comportamiento al fuego de los materiales. Para su determinación se han establecido tres escenarios típicos de incendios reales, aplicando para cada uno de ellos unos métodos de ensayo representativos. De esta forma el proyectista obtendrá con las Euroclases información adicional sobre los productos como el poder calorífico, la producción de humos y el goteo de partículas.

En este capítulo tratamos de ofrecer una información para el futuro inmediato: la forma obligatoria de establecer los niveles de comportamiento al fuego de los materiales de construcción, dentro de la UE, denominados las Euroclases de Reacción al Fuego, o más abreviadamente: las Euroclases.

1. LA EVALUACIÓN DE LA REACCIÓN AL FUEGO EN EUROPA

La Seguridad en caso de incendio es uno de los requisitos esenciales o básicos recogidos en la Directiva de productos de construcción (89/106/CEE), por tanto en la L.O.E, que en mayor grado pueden afectar a los usuarios de los edificios.
En la vertiente relativa a la reacción al fuego de los materiales, dos aspectos han dificultado el acuerdo para la creación de normas armonizadas aplicables en todos los países miembros de la UE:
- El primero proviene de las notables diferencias entre las normas actualmente en vigor en los diversos países comunitarios.
- El segundo se refiere a la introducción de un criterio novedoso denominado "condición final de uso" que pretende evaluar al material como parte integrante de la solución constructiva.
Los proyectos de norma, próximos a su aprobación, conducen a un nuevo sistema de clasificación y de ensayos mucho más preciso y tecnificado que el existente actualmente en nuestro país. De esta forma, el proyectista obtendrá, con el nuevo sistema de Euroclases, información adicional de un determinado material como es su poder calorífico, la producción de humos y el goteo de partículas.

2. LOS «ESCENARIOS DE FUEGO» Y SUS ENSAYOS

Se han considerado dos posicionamientos generales de los materiales:
- productos para revestimientos de paredes y techos.
- productos para revestimientos de suelos (posición de escasa relevancia para los productos aislantes).
Y se han establecido tres situaciones típicas o escenarios de incendios reales, aplicando para cada uno de ellos unos métodos de ensayo representativos.
Basándonos en la primera posición (paredes y techos) y en sentido de avance del incendio, los escenarios son:
a) Ataque limitado del fuego (inicio del incendio):
Simula un ataque de una llama de pequeño tamaño sobre los bordes de un material, donde el interés se centra en conocer la velocidad de propagación de la llama y la caída o no de gotas. El método de ensayo corresponde a la norma EN ISO 11925-2, «Ensayo del pequeño quemador» (ver figura 1).
b) Elemento único que arde en la habitación:
Es una fase más avanzada del incendio, donde el material está colocado en su forma final de montaje, en una esquina del local y siendo atacado por el fuego. Se evalúa: la extensión del fuego, el desprendimiento de calor, la cantidad y calidad de los humos y la caida de gotas o partículas incandescentes.

Figura 1: Equipo FTT de ensayo «pequeño quemador»

En este caso, el método de ensayo ha sido el más controvertido y difícil de consensuar.
Inicialmente se seleccionó un ensayo a escala real, correspondiente a la norma ISO 9750 o «test de esquina de habitación» pero necesidades prácticas han llevado a la creación de un ensayo, también de esquina, pero a escala pequeña según la norma EN 13823 o (SBI) «Single Burning Item», es decir «elemento aislado ardiendo» (ver figura 2).

Figura 2: Equipo FTT de ensayo SBI »elemento aislado ardiendo»

c) Fuego totalmente desarrollado:
La situación es la de un incendio desarrollado y se valora al material por su eventual aporte de energía al incendio, con independencia de su colocación.
Los métodos de ensayo en este caso son dos:
c-1) Norma EN ISO 1182 u «Horno de incombustibilidad» (ver figura 3) que evalúa si una muestra sometida a 750 ºC emite llamas, pierde masa o aporta energía.
Este método de ensayo es conocido en España ya que es el método de ensayo para la determinación de la clasificación de reacción al fuego M0.
c-2) Norma EN ISO 1716 o «Bomba calorimétrica» que determina la cantidad de energía calorífica que aporta el material en caso de incendio.

Figura 3: Equipo FTT de ensayo «Horno de incombustibilidad.

3. NIVELES DE CLASIFICACIÓN: LAS EUROCLASES

Teniendo en cuenta los conceptos anteriores se han establecido mediante la norma EN 13501-1 las Euroclases de reacción al fuego, resumidas en el cuadro adjunto.

EUROCLASES DE LOS PRODUCTOS, EXCLUIDOS LOS SUELOS

CLASE	MÉTODO(S) DE ENSAYO	CLASIFICACIÓN ADICIONAL
A1	EN ISO 1182 y EN ISO 1716	ninguna
A2	EN ISO 1182 ó EN ISO 1716	ninguna
	+ EN 13823 (SBI)	Producción de humo y caída de gotas o partículas inflamadas
B	EN 13823 (SBI) y EN ISO 11925-2	Producción de humo y caída de gotas o partículas inflamadas
C	EN 13823 (SBI) y EN ISO 11925-2	Producción de humo y caída de gotas o partículas inflamadas
D	EN 13823 (SBI) y EN ISO 11925-2	Producción de humo y caída de gotas o partículas inflamadas
E	EN ISO 11925-2	Caída de gotas o partículas inflamadas
F	Sin determinar propiedades

La clasificación adicional se refiere a:
- Desprendimiento de humos: s1: nulo o bajo nivel de humos; s2: producción media de humos y s3: muy elevada producción de humos.
- Caída de gotas o partículas inflamadas: d0: ninguna caída; d1: caída de gotas a corto término; d2: caída rápida de gotas.

4. COMENTARIOS SOBRE LAS EUROCLASES

4.1. Análisis de clasificación de las euroclases

Las Euroclases suponen una clasificación mucho más completa y precisa para conocer el comportamiento al fuego de un material que la clasificación española actual, e incluso que la de cualquier otro país de la CE.
En nuestro caso, pasaremos de una rudimentaria y simplista clasificación de 5 clases (M0, M1. M4) a otra con 7 clases principales, complementadas en su mayor parte con 3 subclases dependiendo del nivel de humos (si) y otras 3 subclases dependiendo del grado de caída de gotas o partículas incandescentes (di). En resumen, se pasará de las 5 posibilidades de la clasificación actual a las 40 de la nueva.
El enriquecimiento que supone esta clasificación es muy importante para establecer las diferencias del comportamiento al fuego de los materiales en orden a dos factores de riesgo no contemplados hasta ahora: los humos y los materiales que gotean partículas incandescentes.

4.2. Clasificaciones probables de los materiales aislantes

La Euroclase a la que pertenece un material sólo es posible determinarla por ensayo.
No obstante, parece interesante efectuar, a priori, alguna evaluación cualitativa de lo que significa cada euroclase. Además, se pueden ofrecer «rangos de clasificación» probables para los materiales aislantes, obtenidos de los primeros resultados de ensayos realizados por diversos laboratorios oficiales europeos, dentro de un programa de comparación entre ellos (round robin test).
- Clase A1: Será la clasificación alcanzada por materiales que no pueden contribuir en ningún caso al incendio, incluso a uno plenamente desarrollado. En la práctica correspondería a los productos que actualmente son M0.
- Clase A2: Será la que obtendrán materiales que no puedan aportar, de modo significativo, una carga al fuego, ni contribuir a su desarrollo. - No es posible comparar esta clasificación con la actual, aunque si es factible decir que corresponderá sólo a productos incombustibles, recubiertos con revestimientos ligeros y de baja combustibilidad.
- Clase B: En general, serán productos combustibles que no habrán superado los valores exigidos para las clases anteriores. Para alcanzar la clase B no deberán superar el límite más exigente que para el ensayo SBI define la norma EN 13501-1. Pertenecerán a este grupo a algunas espumas orgánicas aislantes, colocadas bajo la protección de elementos incombustibles. El nivel de humos es medio-elevado, pudiendo alcanzar (s3).
- Clases C, D y E: Aquí se incluirán la práctica totalidad de las espumas orgánicas aislantes (ignifugadas o no) que se ensayen desnudas o sin la protección suficiente. No es posible establecer un rango definido de clase principal. El nivel de humos es medio-elevado, pudiendo alcanzar (s3).
- Clase F: Productos que no pueden satisfacer ninguna de las anteriores.

RANGOS PROBABLES DE CLASIFICACIÓN AL FUEGO DE LOS MATERIALES AISLANTES

CLASE	LANAS MINERALES	ESPUMAS ORGÁNICAS
A1	Lana de vidrio o lana de roca sin revestir	----------
A2	Lana de vidrio o lana de roca con revestimiento de tipo incombustible, p.e: aluminio	----------
B	----------	Solo algunas espumas orgánicas con ignifugantes, bajo protección incombustible, (p.e: placa de yeso laminado, chapa de acero) Clasificación de humos media-elevada y de gotas incandescentes, variable.
C,D y E	----------	Espumas orgánicas, con o sin ignifugante, y con protección insuficiente o sin protección Clasificación de humos media-elevada y gotas incandescentes, variable.
F	Sin determinar