ES2299383B1 - Estructura metalica anti-fuego para edificios. - Google Patents
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Abstract
Tanto los pilares como las vigas de la estructura se materializan en perfiles (1) tubulares, interconectados hidráulicamente entre sí, de manera que la estructura en su conjunto configura una red de canalización de agua que actúa como refrigerante para la estructura ante un eventual incendio, agua que accede a la estructura a través de una entrada (3), preferentemente asistida por una bomba (4), situándose en la zona superior del edificio purgadores de vapor (5), válvulas de alivio (6) y calderines. Se ha previsto también que en los citados perfiles existan rociadores automáticos (7), adecuadamente distribuidos y orientados hacia el interior del edificio, actuantes como refrigeradores externos de la estructura.
Description
Estructura metálica anti-fuego
para edificios.
La presente invención se refiere a una
estructura metálica de las que forman parte de cualquier edificio,
que ha sido concebida y estructurada en orden a que sea capaz de
conservar sus características portantes teóricas frente a un
incendio que le afecte tanto directa como indirectamente, es decir
que es capaz de conservar su capacidad de carga de diseño incluso
ante estas circunstancias adversas.
La invención resulta pues de aplicación en el
ámbito de la construcción de edificios, naves, estanterías y
estructuras metálicas en general.
Las estructuras metálicas presentan, en general,
un mal comportamiento ante el fuego puesto que al alcanzar las
vigas y pilares ciertas temperaturas pierden rigidez ocasionando el
desplome de la estructura y del edificio que conforma; esto supone
importantes pérdidas materiales y con bastante frecuencia heridos y
fallecimientos entre las personas aún no evacuadas que se pudieran
encontrar en el interior de la misma así como entre los bomberos
que accedan a su rescate.
Hay sistemas, como son la protección con
pinturas y espumas intumescentes, que protegen a las estructuras
metálicas del calor mediante aislamiento ya que, ante un incendio,
este tipo de recubrimientos se expande formando una capa
térmicamente aislante que retarda el calentamiento del metal; no
obstante, estos sistemas presentan una resistencia al fuego limitada
y transcurrido un determinado tiempo la estructura alcanza
inevitablemente elevadas temperaturas.
A la hora de imprimir a los perfiles de una
estructura resistencia al fuego mediante recubrimientos se
presentan varios problemas, entre ellos se encuentra el hecho de
que los recubrimientos, al ser externos y estar expuestos a golpes
y erosión, presentan habitualmente puntos débiles en las zonas en
las que el recubrimiento se ha deteriorado debido a un impacto
mecánico. Son numerosas las estructuras que, si bien se diseñaron
con una determinada resistencia al fuego, se encuentran
desprotegidas por este motivo.
La estructura que la invención propone resuelve
de forma plenamente satisfactoria la problemática anteriormente
expuesta, de manera que es capaz de conservar, y ello
indefinidamente a lo largo del tiempo, sus características
portantes frente a un incendio de cualquier magnitud.
Para ello, y de forma más concreta, dichas
estructuras centran sus características en que todos y cada uno de
los elementos integrantes de la misma adoptan una configuración
tubular y están relacionados entre sí mediante uniones hidráulicas;
es decir, mediante uniones que, con la debida solidez mecánica,
establecen comunicación directa entre el interior de los perfiles y
además, tales uniones, están estancamente cerradas con respecto al
exterior de los mismos.
Estos perfiles tubulares presentan un
comportamiento mecánico similar al de los perfiles convencionales
normalmente utilizados, en forma de "H" y en forma de doble
"T", pero permiten la circulación por su interior de un
líquido refrigerante preferentemente agua, cuando sea necesario,
concretamente ante un caso de incendio.
Aunque puede utilizarse cualquier otro tipo de
líquido, el empleo de agua como fluido refrigerante resulta óptimo
ya que presenta una elevada entalpía de vaporización, por lo que es
capaz de evacuar una gran cantidad de calor mediante su ebullición,
generándose vapor y manteniendo la superficie interior del perfil a
una temperatura próxima a los 100ºC, estando por tanto la
superficie exterior del mismo a una temperatura limitada,
conservando así el perfil sus características portantes, y todo
ello con una amplia disponibilidad y un bajo costo.
La estructura en su conjunto puede estar
permanentemente llena de agua o, por el contrario, puede llenarse
únicamente en caso de incendio, estando normalmente vacía. La
segunda alternativa resulta más interesante ya que la primera puede
presentar algunos problemas de corrosión en los perfiles, que no
obstante podrían ser evitados aditivando el agua con productos
anti-corrosivos.
En el caso más interesante se hace preciso
disponer un sistema de detección de incendios automático, que
accione en su momento las válvulas de entrada de agua en la red
definida por la estructura.
El sistema no es incompatible en absoluto con la
aplicación de protecciones superficiales y exteriores intumescentes
como las anteriormente citadas.
Como complemento de la estructura descrita y
para evacuar el vapor generado, se dispondrán en la zona superior
de la estructura purgadores de vapor que liberen los gases sin
permitir la salida del agua, si bien también seria factible dejar
simplemente una abertura en la misma zona para salida libre del
vapor
generado.
generado.
Igualmente es factible la utilización de
válvulas de alivio de presión en la parte superior de la
estructura, de forma que permitan la salida del fluido interior, ya
sea vapor o agua, ante un aumento súbito de la presión interna,
evitando de esta forma el colapso de los perfiles por un incremento
en la presión interior.
Tanto los purgadores como las válvulas de
seguridad se conectarán a la estructura a través de calderines que
contribuyen a una óptima evacuación del vapor generado, así como a
amortiguar un posible ascenso de presión en el interior de la
estructura.
En este caso los calderines se sitúan sobre los
pilares, dado que es a través de estos donde se produciría el
ascenso mayoritario del vapor.
De acuerdo con otra de las características de la
invención se ha previsto la posibilidad de establecer rociadores
automáticos de agua sobre los propios perfiles de la estructura
para la extinción de las llamas en el interior del habitáculo,
optimizando de esta forma la evacuación de calor en los perfiles, es
decir que la propia estructura actuaría adicionalmente como red de
abastecimiento de agua contra incendios.
Finalmente y de acuerdo con otra de las
características de la invención, se ha previsto que en la
construcción de edificios de numerosas plantas se dividan
hidráulicamente las diferentes alturas en grupos de dos o tres
plantas por sector, en orden a conseguir una refrigeración más
efectiva, ya que ésta puede centrarse en las plantas en las que se
localiza el incendio. Para ello será necesario disponer de varias
válvulas de accionamiento enclavadas con el sistema de detección de
las plantas correspondientes.
Por último la estructura podrá estar asistida
por un medio de almacenamiento de agua, por ejemplo sobre la
cubierta del edificio asegurando de este modo un suministro
instantáneo y eficaz y evitando problemas de impulsión de agua
desde el nivel del suelo hasta cotas elevadas.
Para complementar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente
de realización práctica del mismo, se acompaña como parte
integrante de dicha descripción, un juego de dibujos donde, con
carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo
siguiente:
La figura 1.- Muestra un detalle parcial y en
perspectiva de un perfil tubular participante en la estructura
metálica anti-fuego para edificios que constituye
el objeto de la presente invención.
La figura 2.- Muestra, también según una vista
en perspectiva un detalle del acoplamiento entre dos tubos
participantes respectivamente en un pilar y en una viga.
La figura 3.- Muestra, según una representación
esquemática en alzado lateral, una realización simple de estructura
metálica con parte de sus accesorios básicos.
La figura 4.- Muestra una representación similar
a la de la figura anterior, pero en la que además la estructura
incorpora rociadores automáticos.
La figura 5.- Muestra, finalmente, una
representación esquemática correspondiente a un edificio de
considerable número de plantas, sobre la que se establecen
múltiples sectores hidráulicamente independientes.
A la vista de las figuras reseñadas puede
observarse como la estructura metálica que la invención propone
parte de la utilización de perfiles tubulares (1), como los
representados en las figuras 1 y 2, que pueden presentar una
sección cuadrangular o cualquiera otra que se estime conveniente,
utilizándose estos perfiles tanto para los pilares como para las
vigas de la estructura, tal como muestra la figura 2, y estando
interconectados hidráulicamente entre sí, es decir existiendo
comunicación directa entre todos los perfiles de la estructura, a
través del interior de los mismos.
De acuerdo con un ejemplo preferente de
realización práctica de la invención, los perfiles (1), con
cualquier distribución reticular como la mostrada en la figura 3
(2), están asistidos por una toma de agua (3), que puede estar
situada en la zona inferior de la estructura, tal como muestra la
figura 3, pero que puede estar ubicada en cualquier otro lugar del
edificio, entrada del agua (3) asistida por la correspondiente
bomba de impulsión (4) para asegurar el debido caudal a través de
los perfiles tubulares de dicha estructura.
En la zona superior de la estructura (2) se
situarán purgadores de vapor (5), adecuadamente distribuidos, tal
como muestra la citada figura 3, para liberación de gases sin
pérdida de agua.
Opcionalmente, la estructura puede disponer de
válvulas de alivio (6) situadas igualmente en la parte superior de
la misma, y purgadores y válvulas están asistidas por calderines
situados sobre los pilares.
Igualmente, pueden establecerse rociadores
automáticos de agua (7) sobre los propios perfiles de la
estructura, en orden a facilitar la extinción de las llamas en el
interior del edificio.
Finamente y tal como muestra la figura 5 en
edificios de altura muy considerable se ha previsto dividir
hidráulicamente la estructura en sectores (2), (2'),
(2'')...(2^{n}), de manera que cada sector está constituido por
dos o tres plantas del edificio, de modo que a través de un juego de
válvulas (8) pueda canalizarse el agua de refrigeración
exclusivamente a las plantas del edificio en las que se localiza el
incendio, válvulas que estarán asociadas a los detectores de fuego
correspondientes.
Claims (7)
1. Estructura metálica
anti-fuego para edificios, del tipo de los que se
materializa en una pluralidad de pilares y vigas convenientemente
ensamblados entre sí, caracterizada porque dichos perfiles
adoptan una configuración tubular, se encuentran hidráulicamente
unidos entre sí estableciendo comunicación directa entre todos y
cada uno de los perfiles de la estructura y están cerrados
estancamente con respecto al exterior, albergando en dichos
perfiles agua, o permitiendo la circulación temporal de la misma,
en orden a que dicha estructura sea
auto-refrigerante.
2. Estructura metálica
anti-fuego para edificios, según reivindicación 1ª,
caracterizada porque en un punto apropiado de la misma se
establece una toma de agua (3) asistida por una bomba de impulsión
(4), mientras que en la zona superior de la estructura se
establecen purgadores de vapor (5).
3. Estructura metálica
anti-fuego para edificios, según reivindicaciones
anteriores, caracterizada porque incorpora válvulas de alivio
de presión en la parte superior de al misma.
4. Estructura metálica
anti-fuego para edificios, según reivindicaciones 2
y 3, caracterizada porque tanto las válvulas de alivio de
presión como los purgadores de vapor están conectados a la
estructura auto-refrigerante a través de
calderines.
5. Estructura metálica
anti-fuego para edificios, según reivindicaciones
anteriores, caracterizada porque los perfiles constitutivos
de la misma incorporan una pluralidad de rociadores automáticos (7)
de agua, que la proyectan hacia el interior del edificio.
6. Estructura metálica
anti-fuego para edificios, según reivindicaciones
anteriores caracterizada porque en edificios con gran número
de plantas la estructura auto-refrigerante está
dividida hidráulicamente en sectores con refrigeración
independiente, afectando cada sector a grupos de dos o tres plantas
y disponiendo dichos sectores de válvulas de accionamiento
relacionadas con el sistema de detección de fuego.
7. Estructura metálica
anti-fuego para edificios, según reivindicaciones
anteriores, caracterizada porque está asociada a un depósito
de almacenamiento de agua, que da autonomía a la estructura ante un
incendio, depósito situado preferentemente sobre la cubierta del
edificio.
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