barranquilla, julio 4 de 2013proyectos.andi.com.co/cf/documents/mitos y realidades de...hea 700 84...

Barranquilla,

Julio 4 de 2013

AGENDA

11. Conclusiones

1. Definición de Protección Contra Fuego

2. Objetivos de la protección contra Fuego

3. Sistemas de protección contra Fuego

4. Protección Contra Fuego en Estructuras Metálicas

5. Definición de Protección Pasiva Contra Fuego

6. Métodos de Protección Pasiva Contra Fuego

7. Requerimientos de Ley

8. Concepto de Masividad

9. Cálculo de espesores (Tipo/T de diseño/Masividad)

10. Costos de la protección pasiva contra Fuego

PROTECCIÓN CONTRA FUEGO

Un producto de protección contra fuego es:

“Un producto cualquiera que, en caso de un

incendio, actúe de manera activa o pasiva para

reducir la tasa de aumento de temperatura sobre

los elementos constructivos”

- Los elementos constructivos son cualquier parte

de una construcción necesarios para mantener la

integridad estructural incluyendo vigas, columnas,

pisos techos y paredes.

OBJETIVOS DE LA PROTECCIÓN

CONTRA FUEGO

• Minimizar el riesgo de colapso de la estructura

durante las labores de evacuación y extinción

• Facilitar las tareas de evacuación de los

ocupantes de las edificaciones

• Evitar la propagación del fuego tanto dentro de

las edificaciones como hacia estructuras

aledañas

• Reducir en todo lo posible el riesgo de

incendio en edificaciones.

SISTEMA S DE PROTECCIÓN CONTRA

FUEGO

• Sistemas de suministro de agua, gabinetes para

mangueras y extintores.

ACTIVOS

Emplean dispositivos automáticos o de acción

humana para iniciar medidas para combatir el

fuego, alertar a los ocupantes o atacar y suprimir el

fuego.

• Sistemas de rociadores automáticos.

• Alarmas y sistemas de detección de humo y

fuego.

SISTEMA S DE PROTECCIÓN CONTRA

FUEGO

• Sistemas de recubrimientos con materiales de

protección contra fuego que prevengan o retarden el

incremento de la temperatura en los elementos

estructurales

PASIVOS

• Operan sin necesidad de acción externa

• Limitación de la combustibilidad de productos al

interior de las edificaciones (muebles, equipos, etc)

• Diseño por áreas independientes, cada una con

barreras contra humo y fuego y puertas, ventanas y

sellos contra fuego

PROTECCIÓN CONTRA FUEGO EN

ESTRUCTURAS METÁLICAS

El acero es un material susceptible a los cambios de

temperatura ocasionados por un incendio debido a

su alta conductividad térmica (aprox. 50 W/mK)

El acero pierde resistencia a medida que la

temperatura aumenta, llegando aproximadamente a

40% a 1000°F (538 °C)

PROTECCIÓN CONTRA FUEGO EN

ESTRUCTURAS METÁLICAS

PÉRDIDA DE RESISTENCIA ESTRUCTURAL

PROTECCIÓN CONTRA FUEGO EN

ESTRUCTURAS METÁLICAS

9

MITO O REALIDAD?

“Todas las estructuras metálicas

deben llevar protección contra

fuego”.

MITO O REALIDAD?

“Todas las estructuras metálicas

deben llevar protección contra fuego”.\..\..\INFORMACION TECNICA\MODIFICACION NSR 10.pdf

DEFINICIÓN DE PROTECCION PASIVA CONTRA

FUEGO

12

Protección Pasiva contra el Fuego

• La protección pasiva contra fuego consiste en colocar

una barrera entre el fuego y la estructura expuesta con

el fin de retrasar el calentamiento del mismo

• Se busca retrasar el tiempo en el cual el acero alcanza

una temperatura de diseño determinada (entre 500°C y

650°C)

MÉTODOS DE PROTECCIÓN PASIVA CONTRA

FUEGO

13

Existen básicamente dos métodos de protección pasiva

contra fuego:

1. Membranas y placas

2. Materiales proyectados

• Fibra mineral

• Mortero Cementicio

• Pintura Intumescente

MÉTODOS DE PROTECCIÓN PASIVA CONTRA

FUEGO

14

El método más usado en Colombia es el uso de materiales

proyectados, principalmente morteros cementicios y

pinturas intumescentes.

MORTERO CEMENTICO PINTURA INTUMESCENTE

PINTURAS INTUMESCENTES15

Los recubrimientos intumescentes son materiales reactivos

para la protección contra el fuego usados en estructuras

metálicas de centros comerciales, aeropuertos, estadios,

centros educativos, centros manufactureros, etc.

Funcionan por reacción al calor creando una película

carbonizada que se expande para proteger y aislar el acero

expuesto extendiendo el tiempo en que se alcanza la

temperatura de falla establecida.

..\..\MEXICO\INTUMESCENCIA.mpg

PINTURAS INTUMESCENTES16

Las pinturas intumescentes son usadas normalmente en

estructuras que por diseño arquitectónico se encuentran a la

vista debido a sus propiedades altamente estéticas.

MITO O REALIDAD?

“Las pinturas intumescentes no

sirven para todo tipo de fuego”.

CURVA DE FUEGO NORMALIZADO18

MITO O REALIDAD?

“Las pinturas intumescentes no

sirven para todo tipo de fuego”.

MORTEROS CEMENTICIOS20

Los morteros ignífugos son morteros compuestos de áridos

ligeros, ligantes inorgánicos y una serie de aditivos que

aportan una resistencia al fuego de hasta 240 minutos.

MORTEROS CEMENTICIOS21

Los morteros cementicios se usan en estructuras que no se

encuentran a la vista debido a que no aportan calidad estética.

REQUERIMIENTOS DE LEY

LEY 400 DE 1997

Por la cual se adoptan normas sobre construcciones sismo

resistentes

El título IX trata sobre las responsabilidades y sanciones

para profesionales y funcionarios, constructores y

propietarios y finalmente para las alcaldías.

..\..\..\NORMAS\LEY 400 DE 1997.pdf

REQUERIMIENTOS DE LEY

NORMA SISMO RESISTENTE NSR 10

Creada bajo la ley 400 de 1997, establece los requisitos de

protección contra incendio en edificaciones (Título J).

Título J, Capítulo 3: Requisitos de resistencia contra incendio

en edificaciones

Capítulo 4: Detección y Extinción de Incendios..\..\..\NORMAS\NORMA SISMO RESISTENTE NSR 10.pdf

..\..\..\NORMAS\TITULO J NORMA NSR 10.pdf

CONCEPTO DE MASIVIDAD24

La masividad es la relación entre el perímetro expuesto al

fuego y el área de la sección transversal para una estructura

determinada.

Determina la velocidad a la que se incrementa la

temperatura en una sección de acero

25

250mm

260

7,5 mm

12,5 mm

Hp=4(260)-2(7,5)+2(250)-Hp=1.525 mm

A=2(260)(12,5)+(7,5)(250-2*12,5)-A=8.187,5 mm²

Hp/A=1.492,8 mm/6.539,04 mm²-Hp/A=0,186 mm-1-Hp/A=186 m -1

CALCULO DEL FACTOR DE MASIVIDAD (HP/A)

CONCEPTO DE MASIVIDAD

MITO O REALIDAD?

“Una estructura más pesada requiere

menor protección contra fuego y por lo

tanto puede ser más económica”

27

CARACTERISTICAS HEMPACORE ONE

COSTOS DE LA PROTECCIÓN PASIVA

CONTRA FUEGO

COSTOS POR KILO DE PROTECCIÓN CON

PINTURAS INTUMESCENTES POR DOS HORAS

ELEMENTO DESCRIPCIÓN MASA

SUPERFICIAL

(Kg/m2)

MASIVIDAD

(m-1)

ESPESOR

(micras)

COSTO

/KILO ($/Kg

COLUMNA IPE 200 29.17 269 2598 $6.725

COLUMNA IPE 500 52.01 150 1782 $2.587

DIFERENCIA PORCENTUAL 61,5%

MITO O REALIDAD?

“Una estructura más pesada requiere

menor protección contra fuego y por lo

tanto puede ser más económica”

MITO O REALIDAD?

“Recubrir o rellenar los elementos

metálicos con concreto es un método

efectivo de protección contra fuego”

REQUERIMIENTOS DE LEY

NORMA SISMO RESISTENTE NSR 10

Creada bajo la ley 400 de 1997, establece los requisitos de

protección contra incendio en edificaciones (Título J).

..\..\..\NORMAS\TITULO J NORMA NSR 10.pdf

MITO O REALIDAD?

“Recubrir o rellenar los elementos

metálicos con concreto es un método

efectivo de protección contra fuego”

”

MITO O REALIDAD?

“Los nuevos requisitos de protección

contra fuego no son compatibles con el

uso de celosía liviana en cubiertas ”

REQUERIMIENTOS DE LEY

NORMA SISMO RESISTENTE NSR 10

Creada bajo la ley 400 de 1997, establece los requisitos de

protección contra incendio en edificaciones (Título J).

..\..\..\NORMAS\TITULO J NORMA NSR 10.pdf

MITO O REALIDAD?

“Los nuevos requisitos de protección

contra fuego no son compatibles con el

uso de celosía liviana en cubiertas ”.

35

• Tomar el espesor del certificado correspondiente

CARACTERISTICAS HEMPACORE ONE

CALCULO DE ESPESORES DE PELICULA

SECA

Para determinar el espesor de película seca

apropiado para cada proyecto se debe determinar:

• Tipo de estructura (Vigas, Columnas, SRH, etc)

• Periodo de protección (30,60, 90, 120 minutos)

• Temperatura de diseño

• Número de caras expuestas al fuego

• Calcular la masividad de cada elemento estructural

(tablas o expresiones matemáticas) ..\..\..\INFORMACION

TECNICA\MASIVIDADES VIGAS Y COLUMNAS.pdf

MITO O REALIDAD?

“La protección contra fuego exigida en

la norma NSR 10 incrementó

considerablemente los costos de la

estructuras metálica en Colombia”.

37

El costo de la protección pasiva contra fuego es un item

importante em cualquier proyecto que involucre estructuras

metálicas; por tal razón se hace imprescindible optimizar los

diseños contra fuego de tal manera que se cumpla con la

normatividad con el menor costo posible.

Se analiza a continuación el proyecto Banco de la República

de San Andrés aplicando pinturas intumescentes .

CARACTERISTICAS HEMPACORE ONE

COSTOS DE LA PROTECCIÓN PASIVA

CONTRA FUEGO

38

CARACTERISTICAS HEMPACORE ONE

COSTOS DE LA PROTECCIÓN PASIVA

CONTRA FUEGO

VIGAS ESTRUCTURALES CON DOS HORAS DE

PROTECCIÓN

ELEMENTO MASIVIDAD

(m-1)

ESPESOR 1

(micras)

ESPESOR 2

(micras)

$/m2 1 $/m2 2 AREA

TOTAL (m2)

IPE 300 188 2493 3529 $188.247 $288.082 1.270

IPE 400 153 2144 2971 $161.894 $242.531 670

HEA 400 101 1596 2971 $120.514 $242.531 521

HEA 700 84 1408 2971 $106.318 $242.531 122

LOS ESPESORES SE TOMARON TENIENDO EN CUENTA UNA

TEMPERATURA CRÍTICA DE 600 °C

39

CARACTERISTICAS HEMPACORE ONE

COSTOS DE LA PROTECCIÓN PASIVA

CONTRA FUEGO

COLUMNAS ESTRUCTURALES CON DOS HORAS DE

PROTECCIÓN

ELEMENTO MASIVIDAD

(m-1)

ESPESOR 1

(micras)

ESPESOR 2

(micras)

$/m2 1 $/m2 2 AREA

TOTAL (m2)

HEA 300 153 2712 3200 $204.784 $261.224 97

HEA 450 113 2097 2600 $158.345 $212.245 243

250X100X7 149 2595 3030 $195.949 $247.347 54

150X150X6 174 2908 3300 $219.584 $269.388 95

LOS ESPESORES SE TOMARON TENIENDO EN CUENTA UNA

TEMPERATURA CRÍTICA DE 550 °C

40

CARACTERISTICAS HEMPACORE ONE

COSTOS DE LA PROTECCIÓN PASIVA

CONTRA FUEGO

COSTOS TOTALES DE PROTECCIÓN CON PINTURAS

INTUMESCENTES

OPCIÓN AREA

VIGAS

(m2)

AREA

COLUMNAS

(m2)

COSTO

VIGAS ($)

COSTO

COLUMNAS

($)

COSTO

TOTAL ($)

COSTO/m2

1 2.583 489 $423.301.260 $89.783.609 $513.084.869 $167.020

2 2.583 489 $684.307.343 $115.862.861 $800.170.204 $260.472

DIFERENCIA PORCENTUAL 36%

41

Con el fin de analizar la reducción de costos con una

alternativa diferente, se muestran los costos comparativos al

proteger las vigas com mortero cementicio tomando como

precio de mercado para suministro y aplicación de mortero

cementicio para protección de dos horas $85.000/m2

COSTOS DE LA PROTECCIÓN PASIVA

CONTRA FUEGO

42

CARACTERISTICAS HEMPACORE ONE

COSTOS DE LA PROTECCIÓN PASIVA

CONTRA FUEGO

COSTOS TOTALES DE PROTECCIÓN CON MORTERO

CEMENTICIO Y PINTURAS INTUMESCENTES

OPCIÓN AREA

VIGAS

(m2)

AREA

COLUMNAS

(m2)

COSTO

VIGAS ($)

COSTO

COLUMNAS

($)

COSTO

TOTAL ($)

COSTO/m2

PINTURA 2.583 489 $423.301.260 $89.783.609 $513.084.869 $167.020

MORTERO 2.583 489 $219.555.000 $89.783.609 $309.338.609 $100.696

DIFERENCIA PORCENTUAL 40%

MITO O REALIDAD?

“La protección contra fuego exigida en

la norma NSR 10 incrementó

considerablemente los costos de la

estructuras metálica en Colombia”.

MITO O REALIDAD?

“El diseño estructural no tiene nada que

ver con el sistema de protección contra

fuego”.

45

CARACTERISTICAS HEMPACORE ONE

CONCLUSIONES

• De acuerdo con la normatividad vigente

en Colombia, es de obligatorio

cumplimiento la protección contra fuego

de estructuras metálicas.

• Un diseño adecuado de protección contra

fuego permitirá obtener una relación

costo-beneficio que será la más

adecuada para el proyecto

46

CARACTERISTICAS HEMPACORE ONEPREGUNTAS?

Barranquilla,

Julio 4 de 2013

PROTECCION PASIVA CONTRA EL FUEGO

PROTECION PASIVA CONTRA FUEGO

Juan Carlos Salazar