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.
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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.
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CASO ESPECIFICOEdificio de 20 pisos. SubSistema eléctrico.
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