El documento presenta un estudio sobre el diseño de seguridad frente a incendios en atrios aplicado a un edificio singular. Analiza normativas, modelos matemáticos de incendios, y simula un escenario de incendio crítico mediante CFD. Evalúa sistemas de ventilación natural y forzada, y realiza un análisis de evacuación. Concluye que la ventilación natural es la opción más segura, pero señala mejoras como reducir la altura de la última planta y mejorar los sistemas de extracción
1. DISEÑO PRESTACIONAL
DE SEGURIDAD FRENTE A
INCENDIO EN ATRIOS.
APLICACIÓN A UN
EDIFICIO SINGULAR
Trabajo Fin de Grado
Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales
Néstor Otero Andrés
2. Declaración de objetivos
• Incendios en atrios
• Estudio en base a normas
• CFD y FDS
• Definición escenario particular
• Análisis descriptivo y
prescriptivo
• Propuesta y justificación de
soluciones
• Estudio de evacuación
• Conclusiones
3. Incendios de interior/incendios
en atrios
• Particularidades del atrio
• Oxígeno ilimitado
• Grandes distancias de transporte
de gases
• Ventilación y fases de desarrollo
• Ceiling jet
• Plano neutro de presión
• Combustibles y condiciones del
recinto
4. Método de estudio
• UNE 23585
• NFPA 92 y 204
• CTE
Normativas de
referencia
• Analíticos
• MSCI
• De zona
• De campo o CFD
Modelos
matemáticos
11. Implementación en FDS
Tamaño de celda: 0,4x0,4m; 0,2x0,2m en
inmediaciones del incendio.
D* =
7500
1,204 ·1,005 ·293 · 9,8
2/5
= 2,15m
D*/δx =2,15 / 0,4 = 5,37
Tiempos de simulación.
Elementos de medida y detección.
18. Ventilación natural
Avtot · Cv =
Ml ∙ Tl
2 ∙ ρamb
2 ∙g ∙ dl ∙ θl ∙ Tamb−
Ml
2 ∙ Tl ∙ Tamb
Ai ∙ Ci
2
0,5
ṁv =
Cd,vAv
1+
Cd,v
2 Av
2
Cd,i
2 Ai
2
2
T0
T
2 ρ0
2 g d
T0 T−T0)
T2
Av = 18 orificios x 4m x 2m = 144m2
Ai = 180m2
• Flotabilidad de los gases
• Altura del edificio
• Espesor y temperatura de
la capa de humos
• Descenso de temperatura
tras ventilación
• No instalación de
sprinklers
• Entrada de aire mayor que
salida
• Evitar plugholing
Principios
teóricos
fundamentales
24. Ventilación forzada
Selección de ventiladores en base a
necesidades de caudal y cálculos de
plugholing:
Av = 7 ventiladores separados 4,6m, con
capacidad máxima de flujo de
extracción de 16,5 m3/s
Ai = sólo entradas naturales de accesos
• Introducción de presiones
por los ventiladores
• Menor influencia de la
flotabilidad
• Espesor y temperatura de
la capa de humos
• Descenso de temperatura
tras ventilación
• Caudal de salida mayor
que el de entrada
• Evitar plugholing
Principios
teóricos
fundamentales
27. Influencias externas
Otros: nieve, granizo...
• Flotabilidad
• Rendimientos verano/invierno
• Influencia calefacción y aire acondicionado
• Cambios en fórmulas y requisitos
Temperatura exterior
• Origen de presiones diferenciales
• Barlovento/sotavento y coeficientes de presión
• Necesidad de implementos o programación mediante
anemómetros
Viento
28. Evacuación
Evacuación de ocupantes en condiciones de seguridad: objetivo primero del
Estudio.
RSET (Required Safe Escape Time) < ASET (Available Safe Escape Time)
• Requerimientos CTE
• Modelo hidráulico de evacuación del SFPE Handbook
Referencias para análisis y diseño:
29. CTE
• Ocupación: 95 personas en planta superior
y 125 en intermedia.
• h<28m, ds<25m, y <100ocupantes: una
única salida de planta
• Correcta medida de pasillos y escaleras
• Correcta señalización de los recorridos de
evacuación
• Puerta desembocadura > 0,8m, y abierta limita el ancho del pasillo.
• Escalera protegida por superarse 14m.
• Zona de refugio y vías de escape para discapacitados.
30. ASET
Tiempo desde ignición hasta que el ocupante se encuentra incapacitado
para la evacuación.
Tiempo hasta inca-
pacidad de escape
por humo (s)
Incendio sin
ventilación
Ventilación
natural
Ventilación
forzada
Centro planta 2 200 > 300 210
Escaleras planta 2 230 > 300 245
ASET 200 > 300 210
• Calor radiante: 2,5kW/m2
• Temperatura: 50-60ºC con
HR máx
• Opacidad del humo:
visibilidad 5-10m
• FED; gases irritantes,
tóxicos y asfixiantes.
Factores de
tolerancia
31. RSET
RSET = td + ta + t0 + ti + te
te : calculado por modelo hidráulico.
Parámetros: ancho efectivo de pasos, densidad de ocupantes, velocidad de
desplazamiento, flujo de ocupantes, tiempos de paso, embotellamientos...
te = tiempo en llegar a las escaleras + tiempo de embotellamiento + tiempo en bajar
las escaleras:
te = 33 + 70 + 15 = 118s
Tiempo estimado de detección y aviso: 80s
Tiempo estimado de decisión y premovimiento: 15s
RSET = 80 + 15 + 118 = 213s
32. ASET VS RSET
El único escenario de estudio que
cumple con garantías RSET < ASET
es el de ventilación natural.
Conclusiones
Mejor escenario
estudiado:
Ventilación
natural
Reducir RSET
Limitar aforo
Optimizar tiempos
de detección y
aviso
Aumentar ASET
Correcto diseño
de la gestión de
humos
33. Conclusiones finales
El Estudio corresponde con un análisis académico teórico en el que se
han propuesto condiciones extremadamente pesimistas en la prueba
de seguridad del edificio, por lo que no se ha de concluir que el
escenario de estudio sea inseguro.
Excesiva altura
de última
planta respecto
a cubierta
Reducido
espesor del
colchón de
humos
Excesiva
entrada de
aire fresco al
penacho
Menor
temperatura y
estratificación
Mayores
requisitos de
extracción
Dificultades para
implantación real
de sistemas de
gestión de humos
34. TRABAJO FIN DE GRADO
GRADO EN INGENIERÍA EN TECNOLOGÍAS INDUSTRIALES
ESPECIALIDAD DE CONSTRUCCIÓN
Diseño prestacional de seguridad
frente a incendio en atrios.
Aplicación a un edificio singular.
Néstor Otero Andrés
nestoroteroandres@gmail.com
Tutor: Ignacio del Rey Llorente
Junio 2018
