Replanteando el control del humo en los huecos de ascensores

El caso de una puerta de ascensor con clasificación combinada contra incendios y humo

por Steven Reynolds, Ingeniero Profesional.

Resumen

Los huecos de ascensor presentan un desafío único en el diseño de seguridad contra incendios y de vida. Al actuar como conductos verticales a lo largo de varias plantas, pueden transmitir rápidamente humo y gases calientes durante un incendio. El código de construcción actual, concretamente el Código Internacional de la Construcción (IBC), exige varios métodos para controlar este movimiento, incluyendo sistemas de presurización, vestíbulos cerrados y conjuntos de puertas con control de humo y corrientes de aire. Sin embargo, cada una de estas soluciones presenta limitaciones como el coste, el rendimiento, la fiabilidad y la practicidad. Este documento explora el marco normativo, los requisitos existentes, las soluciones comunes y las oportunidades emergentes, y propone el concepto de un sistema integrado de puertas de ascensor que combina la resistencia al fuego y el control de humo en una única solución.

1. El marco del código: Requisitos contra incendios y humo en huecos de ascensor

Experimentos realizados a finales de la década de 1950 en la denominada "Operación Incendio Escolar" revelaron que las escaleras y los huecos de los ascensores actúan como chimeneas durante un incendio, expulsando el humo y el calor a los pisos superiores con gran rapidez. Incluso sin incendio, el efecto chimenea crea movimiento de aire debido a las diferencias de temperatura: el aire interior, más cálido y menos denso, asciende y escapa de los niveles superiores, mientras que el aire interior, más frío y denso, es aspirado por las aberturas inferiores. Esto crea una circulación de aire continua, lo que a menudo provoca pérdidas de energía, corrientes de aire y una mala calidad del aire interior.

El IBC exige medidas de control de humo para los sistemas de ascensores a fin de evitar que el humo y los gases calientes se desplacen verticalmente entre plantas. Los métodos aceptables incluyen:

• Vestíbulos de ascensores cerrados con puertas a prueba de humo,
• Sistemas de presurización de huecos de ascensor o
• Conjuntos de puertas con control de humo y corrientes de aire en cada abertura.

Como complemento, la norma ASME A17.1, Sección 2.1.4 (“Control de Humo y Gases Calientes”), exige que, cuando lo exija el código de construcción, los huecos de ascensor incluyan medios para evitar la acumulación de humo y gases calientes. Cabe destacar que la nota adjunta advierte contra la presurización excesiva, que puede impedir el cierre de las puertas e interferir con el funcionamiento del ascensor, problemas que han demostrado ser lo suficientemente importantes como para incluirlos explícitamente en el propio código.

2. Importancia de la clasificación de incendios y el control del humo

Históricamente, la seguridad de los ascensores se centraba casi exclusivamente en la resistencia al fuego. Las paredes de los huecos de ascensores estaban clasificadas para contener las llamas durante 1 o 2 horas, dependiendo de la altura del edificio. Sin embargo, a medida que avanzaba la investigación sobre el control del humo, se hizo evidente que el humo, y no las llamas, es la principal causa de lesiones y muertes por incendios.

La infiltración de humo en los huecos de los ascensores puede propagar gases tóxicos y dificultar la visibilidad tanto de los ocupantes como de los bomberos.

Reconociendo esto, los códigos modernos ahora tratan la migración de humo como un problema de seguridad vital, igual que la contención del fuego.

El desafío, sin embargo, es lograr el control del humo sin impedir el funcionamiento del ascensor, un equilibrio que sigue siendo difícil de mantener en la práctica.

3. Marco de estándares y pruebas

La intersección de la seguridad de los edificios y los ascensores implica múltiples normas superpuestas, cada una de las cuales aborda un aspecto distinto del rendimiento:

• Capítulo 30 del IBC, Sección 713: Requisitos para la clasificación de resistencia al fuego de los recintos de los huecos de los ascensores y los sistemas de construcción
• Capítulo 30 del IBC: detalla los requisitos de control de humo para ascensores y sistemas de edificios, mientras que la Sección 909 define métodos aceptables de mitigación.
• ASME A17.1 Sección 2.1.1 — Requisitos para la construcción resistente al fuego de huecos de ascensores y clasificación de protección contra incendios de puertas
• ASME A17.1 Sección 2.1.4: Requiere medios de control de humo en el hueco del ascensor, cuando así lo exija el código de construcción, y advierte contra los efectos de la presurización en el funcionamiento de la puerta.
• UL 10B/10C — Establece métodos de prueba para conjuntos de puertas resistentes al fuego diseñados para evitar el paso del fuego.
• UL 1784: define procedimientos de prueba y límites de fuga de aire para conjuntos de puertas de control de humo y corrientes de aire.
• NFPA 80 y 105: proporciona requisitos mínimos para la instalación y el mantenimiento de puertas cortafuegos y cortahumo.
• NFPA 92: proporciona diseño integral, instalaciones y pruebas de sistemas de presurización de control y contención de humo.

En conjunto, estas normas forman un entorno regulatorio y normativo en capas que previene la acumulación de humo pero deja lagunas en su implementación práctica.

4. Estrategias actuales de control del humo

Vestíbulos de ascensores cerrados

Una de las soluciones más comunes, los vestíbulos cerrados, aísla el hueco del ascensor de los espacios ocupados mediante mamparas cortafuegos y puertas con clasificación antihumo. Las puertas están probadas según la norma UL 1784 y se cierran automáticamente al detectar humo. Si bien son eficaces, los vestíbulos incrementan los costos, ocupan espacio y pueden alterar la distribución del edificio.

Presurización del hueco del ascensor

La presurización mecánica introduce presión de aire positiva en el hueco del ascensor, lo que evita la infiltración de humo. Sin embargo, este método es muy sensible al equilibrio. Como indica la norma ASME A17.1, una presión excesiva puede dificultar el funcionamiento de las puertas, desplazar los cables del ascensor y afectar a otros componentes sensibles. El mantenimiento y la calibración también presentan desafíos constantes.

Puertas con control de humo y corrientes de aire

Otra solución común consiste en instalar puertas batientes o cortinas de humo que cumplen con la norma UL 1784 en cada hueco del ascensor y que se cierran automáticamente en caso de incendio, de forma similar a los vestíbulos cerrados. Estas puertas impiden la migración de humo directamente a... the sourceSin embargo, agregar sistemas de puertas separados o protectores de humo puede aumentar la complejidad y afectar la estética y la facilidad de mantenimiento.

5. Desafíos con los métodos existentes

Si bien todas las soluciones actuales cumplen con los requisitos del código, tienen sus desventajas:

• Conflictos estéticos y arquitectónicos: los vestíbulos y las cortinas de humo pueden alterar la intención del diseño de espacios abiertos y modernos.
• Interferencia operativa: el flujo de aire puede interrumpir el funcionamiento normal del ascensor si no se gestiona con precisión.
• Complejidad del sistema: especialmente en sistemas de presurización que requieren ventiladores, conductos y lógica de control
• Exigencias de mantenimiento: se necesitan pruebas y ajustes continuos para mantener el cumplimiento.
• Consideraciones de costos: tanto la instalación inicial como el mantenimiento del ciclo de vida agregan gastos.

En resumen, el cumplimiento a menudo se produce a expensas de la eficiencia y la flexibilidad del diseño.

6. El caso de una puerta de ascensor con clasificación combinada contra incendios y humo

Ante los desafíos, cabe preguntarse: ¿Podría un solo conjunto de puerta de ascensor gestionar tanto el control de incendios como el de humo? Una puerta de ascensor con clasificación contra incendios y humo, probada según la norma UL 10B de resistencia al fuego y la norma UL 1784 de fugas de humo y aire, podría servir como barrera integrada, reduciendo la dependencia de la presurización externa, cortinas y puertas cortafuegos independientes o la necesidad de vestíbulos cerrados.

Un sistema de este tipo podría ofrecer varias ventajas clave:

• Integración arquitectónica más limpia y estética mejorada al eliminar barreras secundarias
• Menor costo y diseño e instalación simplificados mediante la consolidación de múltiples sistemas
• Dependencias mecánicas y eléctricas reducidas
• Menores requisitos de mantenimiento
• Brindar la oportunidad de mejorar los métodos de presurización con un mejor efecto de chimenea y control de fugas de aire.
• Cumplimiento uniforme de los códigos IBC y ASME A17.1

Si bien este tipo de puertas aún no están disponibles, los avances en diseños, materiales, sellos y pruebas podrían hacer que ésta sea una innovación factible.

7. Mirando hacia el futuro: Innovación en la intersección de la seguridad y el diseño

A medida que los sistemas de construcción evolucionan hacia soluciones más integradas y de alto rendimiento, la industria de los ascensores tiene la oportunidad de liderar. La combinación de protección contra incendios y humo en un único conjunto de puerta podría redefinir el diseño, la especificación y el mantenimiento de los huecos de ascensor.

Este concepto desafía las fronteras tradicionales entre el diseño arquitectónico, la ingeniería contra incendios y la fabricación de ascensores. De concretarse, podría suponer un avance significativo en seguridad, simplicidad y fiabilidad del sistema. La pregunta ahora no es si dicha integración es posible, sino cuándo la industria podrá hacerla realidad.

Conclusión

El IBC, y en particular la norma ASME A17.1, define claramente los desafíos del control de humo en los huecos de ascensor. Los métodos actuales funcionan, pero siguen siendo imperfectos, costosos, complejos y, en ocasiones, contraproducentes. El reto reside en una solución de última generación que aúne la resistencia al fuego y el control de humo en un solo conjunto de puerta. De tener éxito, esta innovación podría transformar el panorama del diseño de ascensores y edificios, y redefinir el control de puertas y humo de ascensores durante las próximas décadas.

Referencias

[1] IBC, Capítulo 30 y Sección 909

[2] Código de seguridad ASME A17.1/CSA B44 para ascensores y escaleras mecánicas, secciones 2.1.1 y 2.1.4

[3] Norma NFPA 105 para conjuntos de puertas cortahumo y otros protectores de aberturas, Anexo A Material explicativo

[4] UL 10B: Norma para pruebas de fuego de conjuntos de puertas

[5] UL 1784: Norma para pruebas de fugas de aire en conjuntos de puertas

[6] NFPA 80: Norma para puertas cortafuegos y otros protectores de apertura

[7] NFPA 92: Norma para sistemas de control de humo

[8] Operación Quema de Escuelas, RM HILL, Jefe de Bomberos, Ciudad de Los Ángeles, California

[9] Aplicaciones de Smoke GuardTM para ascensores