Incendios

1. Definición

Un incendio es todo aquel fuego grande que se produce de forma no deseada, propagándose y destruyendo lo que no debía quemarse. Puede ser natural o provocado por descuidos. Cualquier incendio es destructivo; de hecho, los incendios son uno de los desastres más comunes, debido a que afectan a las estructuras, la vegetación natural o artificial.

Durante un incendio se debe mantener la calma y actuar inmediatamente: llamar a los bomberos, usar extintores y escoger las vías de escape. Además, es recomendable usar un pañuelo húmedo para proteger del humo las vías respiratorias y bajar las escaleras pegado a la pared.

La protección contra incendios es el conjunto de medidas que se disponen en los edificios para protegerlos contra la acción del fuego. Con ellas se trata de alcanzar tres fines: salvar vidas humanas, minimizar las pérdidas económicas y conseguir que las actividades del edificio puedan reanudarse en el plazo de tiempo más corto posible.

2. Normativa de Aplicación: Sistemas Pasivos de Protección contra el Fuego

La protección pasiva consiste en una serie de elementos constructivos y productos especiales dispuestos para evitar el inicio del fuego, evitar que se propague, evitar que afecte gravemente al edificio, facilitar la evacuación de las personas y una actuación segura de los equipos de extinción.

Estos productos tienen que cumplir la normativa vigente, que se encarga de:

• Garantizar el confinamiento y control de un incendio y facilitar la evacuación de los ocupantes.
• Garantizar la estabilidad del edificio y limitar el desarrollo de un posible incendio.

Los edificios y establecimientos deben estar compartimentados en sectores de incendios y los elementos estructurales con función portante deben tener una determinada estabilidad al fuego. Además, la normativa establece el ancho mínimo que deben tener los pasillos, escaleras y puertas de evacuación, y las distancias máximas a recorrer hasta llegar a un lugar seguro.

La protección activa consiste en detectar, avisar (evacuar) y apagar el fuego. Es decir, se aplica cuando se produce el fuego. En cambio, la protección pasiva se realiza antes de que se produzca el fuego.

3. Compartimentación, Evacuación y Señalización

Sectores de Incendios

Un sector de incendios es aquella superficie construida que está delimitada por elementos resistentes al fuego para que, en caso de incendio, este quede confinado en su interior y no trascienda a áreas colindantes o adyacentes que puedan afectar al resto del edificio. Para que esa compartimentación sea resistente al fuego, el material debe tener tres propiedades fundamentales (si solo cumplen la primera son estables al fuego y si cumplen todas son resistentes al fuego):

• Estabilidad: conservar sus propiedades.
• Estanqueidad: no permitir el paso de las llamas.
• Aislamiento térmico: no permitir la transmisión de calor.

Criterios de Aplicación para la Sectorización

A la hora de sectorizar, hay que tener en cuenta el siguiente criterio de aplicación:

• Independizar las zonas y locales de riesgo especial.
• Limitación en cuanto a posibilidades de propagación; para ello se determinan unas superficies máximas (no debe exceder los 2500 m²).
• Los huecos verticales, sobre todo los que atraviesen sectores diferentes, no deben constituir elementos a través de los cuales se propague el incendio. Serán sectores independientes o se aplicarán sellados a nivel de cada forjado para que cada tramo de hueco vertical quede dentro del sector de planta correspondiente.

En la compartimentación hay que tener en cuenta los locales y zonas de riesgo especial. El nivel de riesgo de un edificio viene determinado por el uso, su superficie construida y su altura. En función de estos parámetros se determina el nivel de protección general que requiere el edificio.

Locales y Zonas de Riesgo Especial

Dentro del edificio, los locales y zonas de “riesgo especial”, que requieren protección adicional, están catalogados según uso y superficie y/o volumen, de acuerdo con los criterios del Código Técnico, distinguiéndose tres niveles de riesgo:

• “Riesgo alto”
• “Riesgo medio”
• “Riesgo bajo”

Algunos ejemplos de locales y zonas consideradas de riesgo alto que responden a usos iguales o similares a los siguientes:

• Cuartos técnicos o de instalaciones afectados por reglamentación específica de “seguridad industrial”.
• Almacenes de residuos con una superficie mayor de 30 m².
• Taller de mantenimiento y asimilados, con un volumen superior a los 400 m³.
• Almacenes de elementos combustibles con volumen superior a los 400 m³.
• Cocinas con una potencia instalada mayor de 50 kW.
• Lavanderías, vestuarios o camerinos con una superficie mayor de 200 m².
• Centros de transformación con aislamiento mediante dieléctrico con punto de inflamación no superior a 300 ºC y cuya potencia total sea superior a 4000 kVA o superior a 1000 kVA en alguno de los transformadores.
• Sala de calderas con potencia útil nominal P > 600 kW.
• Imprentas, reprografías, etc., con un volumen superior a 500 m³.
• En uso comercial, almacenes en los que la carga de fuego ponderada y corregida sea mayor de 3400 MJ/m², en recintos situados siempre por encima de la planta de salida del edificio, con altura de evacuación < 15 m y con superficie construida < 25 m². Debe estar dotado de instalación automática de extinción.
• Trasteros residencial vivienda S > 500 m².
• Hospitalario:
  • Almacén productos farmacéuticos y clínicos… V > 400 m³.
  • Esterilización y almacenes anejos.
  • Laboratorios clínicos V > 500 m³.
• Residencial público:
  • Roperos y custodia equipaje S > 100 m².
• Pública concurrencia:
  • Taller o almacén de decorados V > 200 m³.

La Evacuación

La evacuación tiene en cuenta los medios de evacuación adecuados para que los ocupantes lleguen a un lugar seguro o al exterior. Para el cálculo de la ocupación hay que aplicar unos valores de densidad establecidos en el CTE, en función del uso y superficie útil de cada zona de incendio. En él se establecen la ocupación, el número de salidas y la longitud de los recorridos de evacuación.

El CTE también regula los pasos de evacuación de edificios, las escaleras y pasillos, donde señala el sentido de evacuación, la altura, la protección y la anchura y capacidad de la escalera.

Recorridos de Evacuación

Los recorridos de evacuación son los caminos que conducen desde un origen de evacuación hasta una salida de planta, situada en la misma planta considerada o en otra, o hasta una salida de edificio. La longitud de estos se mide por su eje. Existen recorridos de evacuación alternativos que están separados por elementos constructivos que sean EI 30 e impidan que ambos recorridos puedan quedar simultáneamente bloqueados por el humo o que formen entre sí un ángulo mayor de 45º.

La Señalización

La señalización está establecida en el CTE y se clasifica según los siguientes criterios (señales visibles en todo momento, aunque haya un fallo en la iluminación habitual):

1. Las salidas del recinto, planta o edificio deben tener una señal con el rótulo “SALIDA”, excepto en los de uso residencial vivienda o cuando se trate de recintos cuya superficie no exceda de 50 m².
2. La salida con el rótulo “SALIDA DE EMERGENCIA” se utilizará en todas las salidas para uso exclusivo en caso de emergencia.
3. Se dispondrán señales indicativas de dirección de los recorridos, visibles desde todo origen de evacuación desde el que no se perciban directamente las salidas o sus señales indicativas y, en particular, frente a toda salida de un recinto con ocupación superior a 100 personas que acceda lateralmente a un pasillo.
4. En los puntos de los recorridos de evacuación en los que existan alternativas que puedan inducir a error, también se dispondrán las señales antes citadas, de forma tal que quede claramente indicada la alternativa correcta. Tal es el caso de determinados cruces o bifurcaciones de pasillos, así como de aquellas escaleras que, en la planta de salida del edificio, continúen su trazado hacia plantas más bajas, etc.
5. En dichos recorridos, junto a las puertas que no sean salida y que puedan inducir a error en la evacuación, debe disponerse la señal con el rótulo “Sin salida” en un lugar fácilmente visible, pero nunca sobre las hojas de las puertas.
6. Las señales se dispondrán de forma coherente con la asignación de ocupantes que se pretenda hacer a cada salida de planta, conforme a lo establecido en el apartado 4 (DB SI 3).
7. Los itinerarios accesibles para personas con discapacidad que conduzcan a una zona de refugio, a un sector de incendio alternativo previsto para la evacuación de personas con discapacidad, o a una salida del edificio accesible, se señalizarán mediante las señales establecidas en los párrafos anteriores a), b), c) y d) acompañadas del SIA (Símbolo Internacional de Accesibilidad para la movilidad). Cuando dichos itinerarios accesibles conduzcan a una zona de refugio o a un sector de incendio alternativo previsto para la evacuación de personas con discapacidad, irán además acompañadas del rótulo “ZONA DE REFUGIO”.
8. La superficie de las zonas de refugio se señalizará mediante diferente color en el pavimento y el rótulo “ZONA DE REFUGIO” acompañado del SIA colocado en una pared adyacente a la zona.

4. Características de los Principales Elementos: Puertas, Pasillos y Escaleras

Escaleras

• Escalera Abierta al Exterior: Dispone de huecos permanentemente abiertos al exterior que, en cada planta, acumulen una superficie de 5A m², como mínimo, siendo A la anchura del tramo de la escalera, en metros. Cuando dichos huecos comuniquen con un patio, las dimensiones de la proyección horizontal de este deben admitir el trazado de un círculo inscrito de h/3 m de diámetro, siendo h la altura del patio. Pueden considerarse como escaleras especialmente protegidas sin que dispongan de un vestíbulo de independencia.
• Escalera Especialmente Protegida: Escalera que reúne las condiciones de escalera protegida y que además dispone de un vestíbulo de independencia diferente en cada uno de sus accesos desde cada planta. La existencia de dicho vestíbulo de independencia no es necesaria cuando se trate de una escalera abierta al exterior, ni en la planta de salida del edificio, cuando se trate de una escalera para evacuación ascendente, pudiendo la escalera en dicha planta carecer de compartimentación.
• Escalera Protegida: Escalera de trazado continuo desde su inicio hasta su desembarco en planta de salida del edificio que, en caso de incendio, constituye un recinto suficientemente seguro para permitir que los ocupantes puedan permanecer en el mismo durante un determinado tiempo. Para ello debe reunir, además de las condiciones de seguridad de utilización exigibles a toda escalera, las siguientes:
  • Recinto dedicado únicamente a la circulación.
  • Tener como máximo dos accesos desde cada planta.
  • En la planta de salida al edificio el recorrido no debe exceder los 15 m.
  • El recinto cuenta con una protección frente al humo mediante ventilación natural o mediante dos conductos independientes de entrada y salida de aire.

Pasillos

• Pasillo Protegido: En caso de incendio, constituye un recinto suficientemente seguro para permitir que los ocupantes puedan permanecer en el mismo durante un determinado tiempo. Su ventilación es mediante ventanas o huecos o mediante conductos de entrada y salida de aire. El pasillo debe tener un trazado continuo que permita circular por él hasta una escalera protegida o hasta una escalera especialmente protegida, sector de riesgo mínimo o hasta una salida de edificio.

Puertas

• Salida de Edificio: Puerta o hueco de salida a un espacio exterior seguro. En el caso de salidas previstas para un máximo de 500 personas puede admitirse como salida de edificio aquella que comunique con un espacio exterior que disponga de dos recorridos alternativos hasta dos espacios exteriores seguros, uno de los cuales no exceda los 50 m.
• Salida de Emergencia: Salida de planta, de edificio o de recinto prevista para ser utilizada exclusivamente en caso de emergencia y que está señalizada de acuerdo con ello.
• Salida de Planta: Puede estar en la planta considerada o en otra planta diferente. Es alguno de los siguientes elementos:
  • El arranque de una escalera no protegida que conduce a una planta de salida del edificio, siempre que el área del hueco del forjado no exceda la superficie en planta de la escalera en más de 1,30 m². Sin embargo, cuando en el sector que contiene a la escalera la planta considerada o cualquier otra inferior esté comunicada con otras por huecos diferentes de los de las escaleras, el arranque de escalera antes citado no puede considerarse salida de planta.
  • Una salida de edificio.
  • Una puerta de paso a través de un vestíbulo de independencia a un sector de incendio diferente que exista en la misma planta.
  • El arranque de una escalera compartimentada como los sectores de incendio, o de una puerta de acceso a una escalera protegida, a un pasillo protegido o al vestíbulo de independencia de una escalera especialmente protegida.
• Vestíbulo de Independencia: Es un recinto de uso exclusivo para circulación situado entre dos o más recintos o zonas con el fin de aportar una mayor garantía de compartimentación contra incendios y que únicamente puede comunicar con los recintos o zonas a independizar, con aseos de planta o con ascensores.

5. Comportamiento ante el Fuego de los Elementos Constructivos y de los Materiales

El comportamiento al fuego de los materiales y elementos constructivos, y de revestimiento o decoración, juega un papel decisivo respecto al riesgo de incendio del edificio, fundamentalmente favoreciendo su propagación.

Clasificación de Combustibilidad

Para determinar el grado de combustibilidad se utiliza el criterio de clasificación siguiente:

• A1: No combustible. Sin contribución al fuego en grado máximo.
• A2: No combustible. Sin contribución en grado menor al fuego.
• B: Combustible. Contribución muy limitada al fuego.
• C: Combustible. Contribución limitada al fuego.
• D: Combustible. Contribución media al fuego.
• E: Combustible. Contribución alta al fuego.
• F: Sin clasificar.

Producción de Humos

Para la producción de humos, su opacidad y su velocidad de propagación se utiliza el parámetro “s” (smoke) y el siguiente criterio de clasificación:

• s1: baja
• s2: media
• s3: alta

Caída de Gotas o Partículas Inflamadas

Para la caída de gotas o partículas inflamadas se utiliza el parámetro “d” (drop) y el siguiente criterio:

• d0: nula
• d1: media
• d2: alta

Subíndices de Clasificación

Por último, existen subíndices para clasificación de los materiales en función de su aplicación final, estos son:

• Paredes y techos: Sin subíndice
• Suelos: Subíndice FL
• Productos lineales para aislamiento de tuberías: Subíndice L

En este sentido, todos los fabricantes y/o suministradores de materiales y elementos constructivos que estén afectados por el requisito esencial de seguridad en caso de incendio tienen que suministrar, con la ficha de características del producto, la clasificación que corresponde a la reacción al fuego del producto que ponen en el mercado (según el Real Decreto 312/2005), constituyéndose, por tanto, en un documento de verificación.

El criterio que determina la clasificación máxima admisible que corresponderá aplicar según la zona se resume en el siguiente cuadro:

Las condiciones de reacción al fuego de los componentes de las instalaciones eléctricas (cables, tubos, bandejas, regletas, armarios, etc.) se regulan en su reglamentación específica.

Certificados

• Todos los materiales o elementos que se apliquen deben disponer de un certificado de clasificación de comportamiento o reacción al fuego, proporcionado por el fabricante y/o suministrador.
• La justificación de que un material alcanza la clase de reacción al fuego exigida se llevará a cabo mediante un Documento de Idoneidad Técnica Europeo (DITE).

En el caso de productos provenientes de países dentro del acuerdo de Espacio Económico Europeo, estos estarán sujetos al Real Decreto 1630/1992, de 29 de diciembre, por el que se dictan disposiciones para la libre circulación de productos de construcción, en aplicación de la Directiva 89/106/CEE y, en particular, en lo referente a los procedimientos especiales de reconocimiento, los productos estarán sujetos a lo dispuesto en el artículo 9 del citado Real Decreto.

6. Cumplimiento del Código Técnico

El CTE establece en el Documento Básico SI (DB SI) las reglas y procedimientos que permiten cumplir las exigencias básicas de la seguridad en caso de incendio. Debe tenerse en cuenta:

• Los lugares donde se albergan a personas con discapacidad.
• El uso de cada espacio tendrá que cumplir las condiciones particulares.
• Establecimientos o zonas cuyos ocupantes precisen ayuda.
• Establecimientos o zonas de uso sanitario o asistencial.
• Cuando se produzca un cambio de uso y este afecte únicamente a una parte de un edificio o establecimiento.
• Las obras de reforma en las que se mantenga el uso.
• Si la reforma altera la ocupación o su distribución con respecto a los elementos de evacuación.
• Las obras de reforma no podrán menoscabar las condiciones de seguridad preexistentes.

El DB SI está dividido según:

1. Exigencia básica SI 1: Propagación interior: Se limitará el riesgo de propagación del incendio por el interior del edificio.
2. Exigencia básica SI 2: Propagación exterior: Se limitará el riesgo de propagación del incendio por el exterior, tanto en el edificio considerado como a otros edificios.
3. Exigencia básica SI 3: Evacuación de ocupantes: El edificio dispondrá de los medios de evacuación adecuados para que los ocupantes puedan abandonarlo o alcanzar un lugar seguro dentro del mismo en condiciones de seguridad.
4. Exigencia básica SI 4: Instalaciones de protección contra incendios: El edificio dispondrá de los equipos e instalaciones adecuados para hacer posible la detección, el control y la extinción del incendio, así como la transmisión de la alarma a los ocupantes.
5. Exigencia básica SI 5: Intervención de bomberos: Se facilitará la intervención de los equipos de rescate y de extinción de incendios.
6. Exigencia básica SI 6: Resistencia al fuego de la estructura: La estructura portante mantendrá su resistencia al fuego durante el tiempo necesario para que puedan cumplirse las anteriores exigencias básicas.

Higrotérmico

1. Criterios de Confort

El confort higrotérmico es la sensación de comodidad que sienten las personas dentro de un ambiente, incluyendo factores como la humedad y la temperatura. Tal como lo define el Ministerio de Obras Públicas (MOP), consiste en la ausencia de malestar térmico. En el caso particular del diseño o arquitectura bioclimática, este se considera como un parámetro de control de las condiciones de habitabilidad de los espacios interiores.

Para conseguir un nivel óptimo de confort térmico, es necesario realizar un estudio de los materiales de construcción y los factores de acondicionamiento que determine todas las variables que pudieran afectar el ambiente.

Los criterios de desempeño están definidos en dos categorías, según las condiciones de operación del edificio:

• En edificios pasivos se debe regir por las características del diseño, respondiendo a las condiciones climáticas para adaptarse a ellas.
• En edificios calefaccionados y/o refrigerados el rango de confort se establece como condición de operación de los sistemas activos en el edificio y además se utilizan como parámetros de simulación para la determinación de la demanda de energía.

Se alcanza el confort higrotérmico cuando se dan las condiciones de temperatura, humedad y movimientos del aire óptimos para la actividad que estamos desarrollando.

2. Adaptación del Cuerpo Humano a su Ambiente

El ser humano tiene un sistema muy eficaz de regulación de temperatura que asegura que la temperatura del centro del cuerpo se mantenga en aproximadamente 37 °C.

Cuando la temperatura del cuerpo sube demasiado, se ponen en marcha dos procesos: la vasodilatación, aumentando el flujo de la sangre a través de la piel, y como consecuencia, se empieza a sudar, una herramienta refrescante eficaz.

Si el cuerpo está poniéndose demasiado frío, la primera reacción para los vasos sanguíneos es la vasoconstricción, reduciendo el flujo de la sangre a través de la piel. La segunda reacción es aumentar la producción de calor interior estimulando los músculos, produciendo el tiritar; este sistema es muy eficaz ya que aumenta considerablemente la producción de calor en el cuerpo.

Pero el sistema de control que regula la temperatura del cuerpo es complejo y no se entiende todavía totalmente. Los dos conjuntos más importantes de sensores para el sistema de control se encuentran en la piel y en el hipotálamo. El del hipotálamo es un sensor de calor que inicia la función de enfriamiento del cuerpo cuando la temperatura excede los 37 °C. Los de la piel son sensores de frío que inician la defensa del cuerpo contra el enfriamiento cuando la temperatura de la piel cae por debajo de los 34 °C.

Si los sensores de calor y frío dan señales al mismo tiempo, nuestro cerebro inhibirá una o ambas de las reacciones de defensa del cuerpo.

3. Dispersión Metabólica

El metabolismo de trabajo o muscular se relaciona directamente con el tipo de actividad desarrollada y con la energía producida a través de la actividad muscular. Hay diversos estudios sobre el nivel de actividad y el metabolismo, que han llegado a establecer algunos valores del gasto energético, existiendo un gran número de tablas. Belding y Hatch realizaron una tabla en 1955 donde se establecen los valores de dispersión metabólica según la talla de un hombre medio (80 kg y 1,73 m de altura). Se refiere a la variación de calor que produce nuestro cuerpo mientras realizamos una actividad.

4. Parámetros de Bienestar

Temperatura del Aire

Se refiere al aire que está alrededor del cuerpo y su valor nos da una idea general del estado térmico del aire a la sombra. Es uno de los factores principales que incide en el flujo de calor entre el cuerpo y el ambiente. Se puede medir, junto con la temperatura húmeda, con el psicrómetro de aspiración, aunque también se usan otros instrumentos como el termómetro o los termo-higrómetros digitales. Estiman la sensación de calor o frío que pueden percibir las personas.

Humedad Relativa

Es la cantidad de vapor de agua en gramos que hay en un kilogramo de aire con relación a la máxima cantidad de vapor que puede haber a una temperatura determinada. Se mide con un higrómetro o mediante la temperatura de bulbo seco y húmedo o con una carta psicrométrica. A mayor temperatura del aire puede haber un mayor contenido de vapor de agua, a diferencia de un aire frío que tiende a ser seco a menor temperatura, llegando a un porcentaje de humedad relativa igual a 0%.

Temperatura Radiante

En espacios cerrados puede ser un parámetro determinante, ya que influye directamente en el nivel de la temperatura sensible. Se calcula experimentalmente a partir de la temperatura de globo. De hecho, es entendida como la temperatura media de un espacio en el cual un pequeño cuerpo esférico y negro debe tener el mismo intercambio de radiación que en la situación real. Pero, hoy en día suelen utilizarse aparatos digitalizados en los que se refleja la cantidad de radiación emitida por una superficie.

Velocidad del Aire

La velocidad a la que el aire se mueve puede medirse con anemómetro o termo-anemómetros. Este parámetro ambiental afecta a la velocidad de la pérdida de calor del cuerpo por convección, varía dependiendo de la intensidad y de la velocidad del aire. El movimiento del aire provoca en las personas un aumento de la evaporación del cuerpo y por eso la sensación de enfriamiento.

5. Diagramas de Confort

• Climograma (carta bioclimática) de Olgyay: Un diagrama en el que se representa la humedad relativa y la temperatura como condiciones básicas que afectan a la temperatura sensible del cuerpo humano.
• El de Givoni es un Diagrama psicrométrico donde traza una zona de confort higrotérmico para invierno y verano en base al Índice de Tensión Térmica (ITS) para delimitar la zona de bienestar.

6. Comportamiento Higrotérmico de los Materiales

Por acciones higrotérmicas se entiende la combinación simultánea de acciones térmicas e hídricas, esto es, del calor y de la humedad (vapor de agua contenido en el aire), sobre los materiales. Todos los materiales tienden, con el tiempo, al equilibrio con las condiciones higrotérmicas del ambiente. El cambio de condiciones higrotérmicas supone una adaptación dimensional (dilatación y entumecimiento). El calor y la humedad del ambiente están relacionados: a cada temperatura el aire puede contener una cantidad de humedad máxima (por encima, se producen condensaciones).

Condensaciones Superficiales

Cuando la temperatura de la superficie de los cerramientos (normalmente en el interior) es menor que la temperatura de rocío (humedad relativa 100%), existe riesgo de condensaciones. El riesgo depende de: aislamiento, puentes térmicos y humedad interior.

Condensaciones Intersticiales

Cuando se supera la presión de saturación o, lo que es lo mismo, la temperatura es inferior a la de rocío, existe riesgo de condensaciones en el interior del cerramiento. El riesgo de condensaciones intersticiales aumenta cuanto menor es la temperatura en el interior del cerramiento. También influye el desequilibrio entre aislamiento y permeabilidad del cerramiento. El riesgo depende de: aislamiento, permeabilidad al vapor y temperatura y humedad relativa exterior.

7. Mecanismos de Transmisión de Calor

Las formas mediante las cuales se produce la transmisión de calor se consideran generalmente tres: conducción, convección y radiación. En términos rigurosos, sin embargo, solo la conducción y la radiación deben tomarse como tales formas, ya que tienen una diferencia de temperatura como única causa. La convección no cumple con este requisito pues en ella está implicado un proceso de transferencia de materia.

Si bien estas formas de transmisión del calor son diferentes en cuanto a su naturaleza, en muchas ocasiones se presentan simultáneamente, siendo necesario analizar el proceso para determinar cuantitativamente la participación de cada una de ellas.

Conducción

Un intercambio de energía entre moléculas y electrones adyacentes en el medio conductor, sin transferencia macroscópica de materia, es decir, sin un desplazamiento visible de partículas.

En los materiales sólidos la conducción del calor se produce por transferencia de energía de vibración de una molécula a otra, si bien en los metales la elevada conductividad calorífica se debe a la difusión de electrones libres de la zona caliente a la fría. En los fluidos, la conducción se produce además como consecuencia de la transferencia de energía cinética. En cualquier caso, la conducción es un proceso lento en comparación con la convección y la radiación, siendo poco importante cuantitativamente en la transmisión del calor en los fluidos.

Convección

Se produce como consecuencia de un transporte macroscópico de materia que conlleva una cantidad de entalpía definida. Es evidente que la transmisión de calor por convección debe considerarse como un flujo de entalpía y no como un flujo de calor.

Para que se produzcan desplazamientos en el seno de un fluido es necesaria la existencia de fuerzas impulsoras capaces de vencer la resistencia debida a la fricción.

Radiación

Se produce a través del espacio mediante ondas electromagnéticas, en un intervalo de longitudes de onda que va desde 0,1 a 100 µm, y no requiere un medio material como portador. Si la radiación térmica se transmite en el vacío no se transforma en calor o en otra forma de energía y se propaga en línea recta y a la velocidad de la luz. Cuando la radiación térmica incide sobre un cuerpo, puede ser parcialmente reflejada, transmitida o absorbida, siendo esta última la que se transforma cuantitativamente en calor.

Todos los sólidos, líquidos y gases emiten radiación térmica, y si dos cuerpos se sitúan en una cámara cerrada, se establece un intercambio entre ellos, intercambio que no cesa aun cuando se alcance el equilibrio térmico, solo que entonces cada uno de ellos radia y absorbe en la misma cantidad.

8. Transmitancia Térmica

La transmitancia térmica es la cantidad de energía que atraviesa, en la unidad de tiempo, una superficie de un elemento constructivo de caras plano-paralelas cuando entre dichas caras hay un gradiente térmico unidad. Este cálculo es aplicable a la parte opaca de todos los cerramientos en contacto con el aire exterior tales como muros de fachada, cubiertas y suelos en contacto con el aire exterior.

9. Resistencias Térmicas Superficiales

1. Datos Previos

a. Condiciones Exteriores para el Cálculo de Condensaciones

Para el cálculo de las condensaciones se toman como temperaturas exteriores y humedades relativas exteriores los valores medios mensuales de la localidad.

2. Relaciones Psicrométricas

b. Cálculo de la Humedad Relativa Interior

Como en nuestro caso no conocemos la producción de la humedad interior ni la tasa de renovación de aire, no podemos calcularlo. Sin embargo, al tratarse de una capital, el dato suele ser proporcionado.

3. Comprobación de la Limitación de Condensaciones

a. Comprobación de la Limitación de Condensaciones Superficiales

El método del factor de temperatura superficial permite limitar el riesgo de aparición de condensaciones superficiales, donde el límite máximo de humedad relativa media mensual es del 80%, sobre la superficie del cerramiento analizado.

Tenemos que comparar el factor de temperatura de la superficie interior (F_RSI) y el factor de la temperatura de la superficie interior mínimo (F_{RSI, min}), para las condiciones interiores y exteriores correspondientes al mes de enero de la localidad.

En los cerramientos y puentes térmicos, se comprueba que el factor de la temperatura de la superficie interior es superior al factor de temperatura de la superficie interior mínima. El factor mínimo se puede obtener a través de la Tabla 1, en función de la clase de higrometría de cada espacio.

Para los cerramientos y particiones interiores, los espacios deberían ser de clase de higrometría 4 o inferior.

Calculamos el factor de temperatura de la superficie interior de un cerramiento:

Donde U es la transmitancia térmica del cerramiento, calculada anteriormente.

Calculamos el factor de temperatura de la superficie interior mínimo:

Ɵ: temperatura exterior de la localidad en el mes de enero.

Ɵ_{si, min}: temperatura superficial interior mínima aceptable obtenida por la siguiente expresión:

P_SAT: presión de saturación máxima aceptable en la superficie obtenida de la siguiente expresión:

ȹ: humedad relativa interior (en tanto por uno).

Dado que el factor de temperatura de la superficie interior mínimo es mayor que el factor de temperatura de la superficie interior del cerramiento, no se producirían condensaciones superficiales.

10. Transmitancias Térmicas de los Diferentes Elementos Constructivos y de Cámaras Sanitarias

Para el caso de cámaras sanitarias tienen que cumplir las siguientes condiciones:

• Que tengan una altura h inferior o igual a 1 m.
• Que tengan una profundidad z respecto al nivel del terreno inferior o igual a 0.5 m.

La transmitancia térmica del suelo sanitario viene dada por una tabla, en función de la longitud característica del suelo en contacto con la cámara y su resistencia térmica calculada mediante la fórmula anterior despreciando las resistencias térmicas superficiales.

11. Concepto de Envolvente

La envolvente térmica del edificio está compuesta por todos los cerramientos que delimitan los espacios habitables con el aire exterior, el terreno y otro edificio, y por todas las particiones interiores que delimitan los espacios habitables con espacios no habitables en contacto con el ambiente exterior. La envolvente térmica podrá incorporar, a criterio del proyectista, espacios no habitables adyacentes a espacios habitables.

12. Zonas Climáticas

Son las zonas para las que se definen unas solicitaciones exteriores comunes a efectos de cálculo de la demanda energética. Se identifica mediante una letra, correspondiente al rigor climático de verano.

13. Factor de Forma

La relación entre la superficie exterior de la envolvente y el volumen interior del edificio. Valores bajos indican que el edificio es muy compacto; valores altos, lo contrario. Es fácil entender que edificios con mucha superficie exterior de cubiertas y fachadas funcionarán térmicamente peor que aquellos que encierren el mismo volumen interior con menos superficie. Un mismo bloque de viviendas de forma rectangular lleno de retranqueos, vuelos y terrazas funcionará mucho peor energéticamente que otro de forma prismática limpia. Como ya se ha adelantado, se debe a que tiene mayor superficie de envolvente para un mismo volumen interior, y también debido a que la longitud de puentes térmicos total será mucho más grande.

14. Cumplimiento del Código Técnico

El objetivo del requisito básico “Ahorro de Energía” consiste en conseguir un uso racional de la energía necesaria para la utilización de los edificios, reduciendo a límites sostenibles su consumo y conseguir asimismo que una parte de este consumo proceda de fuentes de energía renovable, como consecuencia de las características de su proyecto, construcción, uso y mantenimiento.

1. Limitación de la Demanda Energética: Los edificios dispondrán de una envolvente de características tales que limite adecuadamente la demanda energética necesaria para alcanzar el bienestar térmico en función del clima de la localidad, del uso del edificio y del régimen de verano y de invierno, así como por sus características de aislamiento e inercia, permeabilidad al aire y exposición a la radiación solar, reduciendo el riesgo de aparición de humedades de condensación superficiales e intersticiales que puedan perjudicar sus características y tratando adecuadamente los puentes térmicos para limitar las pérdidas o ganancias de calor y evitar problemas higrotérmicos en los mismos.
2. Rendimiento de las Instalaciones Térmicas: Los edificios dispondrán de instalaciones térmicas apropiadas destinadas a proporcionar el bienestar térmico de sus ocupantes. Esta exigencia se desarrolla actualmente en el vigente Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE), y su aplicación quedará definida en el proyecto del edificio.
3. Eficiencia Energética de las Instalaciones de Iluminación: Consiste en determinar las exigencias necesarias para garantizar la iluminación adecuada a las necesidades de los usuarios, así como garantizar su eficiencia energética, mediante sistemas de control y regulación, para su ajuste a la ocupación real y para el aprovechamiento de la luz natural respectivamente.
4. Contribución Solar Mínima de Agua Caliente Sanitaria.
5. Contribución Fotovoltaica Mínima de Energía Eléctrica.

15. Ficha Justificativa

Acústica

1. Ondas Sonoras

Una onda sonora es una onda longitudinal que transmite el sonido. Si se propaga en un medio elástico continuo genera una variación local de presión o densidad, que se transmite en forma de onda esférica periódica o cuasiperiódica. Mecánicamente, las ondas sonoras son un tipo de onda elástica.

1.1. Carácter

El movimiento ondulatorio es el medio por el que se propaga energía de un lugar a otro sin transferencia de materia, mediante ondas mecánicas o electromagnéticas. En cualquier punto de la trayectoria de propagación se produce un desplazamiento periódico u oscilación. Puede ser una oscilación de moléculas de aire (sonido).

1.2. Frecuencia

La frecuencia de una onda sonora es la cantidad de oscilaciones que se producen por unidad de tiempo. Se mide en hercios (Hz). El oído humano puede oír las ondas sonoras cuyas frecuencias estén entre los 20 Hz y 20.000 Hz.

1.3. Longitud de Onda

La longitud de onda es la distancia que separa el inicio y el final de una oscilación de una onda. La frecuencia es inversamente proporcional a la longitud de onda, lo que significa que frecuencias bajas se corresponden con longitudes de onda largas y frecuencias altas con longitudes de ondas cortas.

1.4. Velocidad

La velocidad del sonido depende de las propiedades del medio en el que se propaga, principalmente de la densidad y de la presión. En general, a mayor densidad del medio, menor compresibilidad y el sonido se propagará a mayor velocidad. En los sólidos las partículas están muy próximas entre sí y unidas por fuertes uniones covalentes, por lo tanto, la vibración de una partícula se transmite muy rápido a la siguiente. Por este motivo la velocidad del sonido en los sólidos suele ser mayor que en la de los líquidos.

En el aire, es donde la velocidad del sonido es menor porque las partículas tienen una amplia libertad de movimiento y deben desplazarse hasta que colisionen con otras partículas y transmitan la vibración.

La velocidad del sonido en un medio se puede calcular con la conocida ecuación de Newton-Laplace, según la cual la velocidad del sonido es igual a la raíz cuadrada del módulo de compresibilidad entre la densidad del medio.

1.5. Reflexión, Refracción y Difracción de Ondas

La Reflexión

Es el cambio de dirección de una onda, que, al estar en contacto con la superficie de separación entre dos medios diferentes, regresa al punto donde se originó.

La Refracción

Es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio material a otro. Solo se produce si la onda incide de forma oblicua sobre la superficie de separación de los dos medios y si estos tienen índices de refracción distintos.

La Difracción

Es un fenómeno característico de las ondas que consiste en la dispersión y curvado aparente de las ondas cuando encuentran un obstáculo. Ocurre en todo tipo de ondas (sonoras, fluidas y electromagnéticas).

1.6. Medida de Intensidad Sonora

La intensidad del sonido se define como la potencia acústica por unidad de área. Los decibelios miden la relación con una intensidad dada con I con la intensidad del umbral de audición, de modo que este umbral toma el valor 0 dB.

1.7. Concepto de Decibelio

El decibelio es una unidad utilizada para expresar la relación entre dos potencias acústicas o eléctricas.

2. Acústica Positiva

El diseño de auditorios y salas de conciertos. Se deben controlar las reflexiones múltiples; para ello, se disponen superficies de distintos tipos que absorben la energía del sonido y se caracteriza por el coeficiente de absorción alfa (α).

Cuando se producen reflexiones y dependiendo de los coeficientes de absorción, la energía del sonido crece hasta alcanzar un estado estacionario. Cuando la fuente se detiene, la intensidad decae. Se denomina tiempo de reverberación al tiempo en que la intensidad tarda en decaer -60 dB.

3. Características de las Salas

Para diseñar una sala tenemos que seguir los principios básicos:

• Llegar a todos los puntos.
• Llegar a tiempo.
• Rellenar el espacio acústico.

En el caso de que el campo sea abierto, los decibelios caen de 6 en 6 cada vez que se duplica la distancia. En cambio, en un aula de sección constante, el sonido llega a todos los puntos por igual.

4. Tiempo de Reverberación

El tiempo de reverberación es el periodo de tiempo en el que el sonido permanece activo (cuando decae 60 dB desde el sonido inicial). El sonido tiene que decrecer durante un cierto tiempo y luego desaparecer. Cuando hay reflexiones, y dependiendo de los coeficientes de absorción, la energía del sonido (su intensidad) crece (mientras se mantiene la fuente) hasta alcanzar un estado estacionario. Cuando se detiene la fuente, la intensidad decae. Se denomina tiempo de reverberación al tiempo en que la intensidad tarda en decaer -60 dB.

5. Acústica Negativa

5.1. Transmisión del Sonido

Un techo suspendido de forma flexible reduce la transmisión directa del sonido a través del suelo, pero no influye sobre la transmisión a través de las vías de flanqueo, mientras que el suelo flotante reduce el sonido de impacto en la fuente y reduce todas las vías, directas y de flanqueo a través del suelo. Las superficies adicionales con conexiones flexibles en las paredes de las habitaciones reducirían las vías directas y de flanqueo restantes.

5.2. Reflectores

En cuanto a las resonancias de los materiales de construcción, resonancias que como vemos pueden llegar a rebajar hasta en 6 dB el valor absoluto de la Δ, la reducción de intensidad sonora por los cerramientos, los espesores de estos que producen resonancia a las distintas frecuencias son:

Es decir, que espesores de hormigón de unos 30 cm resonarán en las frecuencias que nos interesan, las de entre 50 y 100 Hz.

La frecuencia de resonancia en un sistema de cerramientos dobles es:

Si ponemos m₂ = k * m₁. La fórmula queda con c = 340 m/s, ρ = 1225 kg/m³.

Si elegimos para el vidrio una masa superficial de 10 kg/m².

Para frecuencias bajas conviene poner resonadores de Helmholtz: formado por una caja de volumen V en la que el aire entra por un conducto de sección S y longitud L, formando este aire un tapón oscilante entre el conducto de entrada cuya oscilación es la que absorbe la energía. La frecuencia de resonancia del resonador es:

Se puede jugar con el volumen de la cavidad, el espesor de la placa y el radio de las perforaciones para absorber las distintas frecuencias deseadas. Si adicionalmente tras los agujeros ponemos materiales porosos que absorben en altas frecuencias, tenemos resuelto, aproximadamente, el problema del ruido interior. Nos queda siempre el problema de las ventanas que no tiene solución fácil o que exige un doble acristalamiento con vidrios dobles para el aislamiento teórico y otro vidrio a una distancia de 6 a 10 cm de los primeros. Necesitamos distancias largas para reducir la resonancia, pero con estas distancias largas se producen corrientes de convección que empeoran el aislamiento térmico. La única solución real es actuar sobre las fuentes de ruido: silenciadores en motos, coches y camiones, pavimentos lisos, reflectores en los frentes de los edificios.

5.3. Absorbentes

La ley de masas: Si podemos como Δ la reducción en decibelios por transmisión a través de las paredes del recinto, hay una ley empírica que nos indica lo que se absorbe por un cerramiento.

Donde M es la masa del cerramiento por unidad de superficie (kg/m²) de forma que si queremos los deltas mayores de 55 dB en valor absoluto (CTE) necesitaríamos las siguientes masas superficiales para las frecuencias correspondientes.

Es evidente que para las frecuencias que más nos interesa amortiguar (hasta unos 300 Hz, las motos, coches, aviones y los bajos de las máquinas, aparatos de sonido y televisiones), la ley de masas señala pesos de paredes y muros absolutamente imposibles. Teniendo en cuenta que los absorbentes sonoros, como vimos en las tablas de la lección anterior, no tienen valores significativos para frecuencias bajas, tenemos un problema desde el punto de vista constructivo.