Todos los materiales de construcción experimentan impactos negativos por la exposición al fuego. Las estructuras de madera han respondido a las necesidades de la sociedad desde la década de 1700, desde casas unifamiliares hasta edificios de apartamentos, casas adosadas, propiedades comerciales e industriales de mayor tamaño y de varios pisos.
La madera también tiene un historial comprobado de seguridad, evidenciado por su uso en la construcción de viviendas, y algunas de las arquitecturas no residenciales más innovadoras de la actualidad.
El Código Internacional de Construcción (IBC) considera la gestión del impacto del fuego y la prevención de la ignición en su orientación sobre la resistencia al fuego. Los productos de madera pueden ser responsables de las funciones de carga, funciones de separación, o ambas.
Como resultado, el IBC considera los siguientes factores a la hora de determinar la resistencia al fuego, o el tiempo durante el cual un componente o ensamblaje puede continuar su función durante un incendio.
Por lo tanto, la resistencia al fuego de un elemento constructivo se mide como el tiempo durante el que es capaz de seguir cumpliendo su función (resistencia, estanqueidad, aislamiento) en una situación de incendio:
- Resistencia de la estructura. La duración que el ensamblaje puede soportar su carga durante un incendio.
- Estanqueidad. Si el ensamblaje puede prevenir la propagación de llamas y gases a altas temperaturas.
- Aislamiento. Si el ensamblaje puede evitar que las temperaturas en superficies no expuestas directamente a las llamas se eleven por encima de su temperatura de fuego previo en 140 ° C- 180 ° C de promedio.
La madera se autoprotege ya que la carbonización avanza en dirección perpendicular a las fibras y disminuye a medida que aumenta la capa carbonizada.
El aislamiento de esta capa carbonizada es seis veces mayor que el de la madera sin carbonizar. La resistencia mecánica de la zona carbonizada disminuye, pero el resto de la pieza sigue intacta.
La marcha de la combustión, a medida que aumenta la temperatura, se puede esquematizar en los siguientes pasos:
- Temperaturas inferiores a100ºC: Se produce un secado de la madera con desprendimiento de vapor de agua. Dado que éste se realiza como máximo a 100ºC, hasta que no se produce la deshidratación total, la madera permanece a esa temperatura, aunque la que se aplique sea superior.
- Temperaturas de 100ºC a 270ºC: Comienza la destilación de la madera con desprendimiento de gases. A partir de 150ºC aparecen las primeras fracciones combustibles.
- Temperaturas de 270ºC a 350ºC: La emisión de gases se intensifica, creciendo la proporción de monóxido de carbono, combustible, apareciendo hidrocarburos en la composición de dichos gases. Estos comienzan a arder y la reacción se realiza exotérmicamente. Esta fase y la siguiente son conocidas por “combustión viva” porque al desprenderse aceleradamente los gases se producen también grandes llamas. En esta fase se inicia la formación de carbón vegetal.
- Temperaturas de 350ºC a 500ºC: Continúa la combustión viva, con gran desprendimiento de gases, que arden con llama. A la vez, se inicia la combustión del carbón vegetal, que se va formando.
- Temperaturas de 500ºC a 800ºC: Se va amortiguando la combustión al irse agotando los gases. Continúa la combustión del carbón, aunque lentamente.
- Temperaturas de 800ºC a1200ºC: Se produce la combustión total del carbón, originado en las fases anteriores.
La resistencia al fuego puede establecerse mediante 3 alternativas:
- Aplicar el tiempo considerando la acción térmica normalizada, en función del uso y altura evacuación. Tabla 3.1 y 3.2.
- Calcular el “tiempo equivalente de exposición al fuego” Anejo SI B. (No aplicable a madera)
- Otros modelos de incendio:
- Curvas paramétricas
- Fuego localizado
- Modelos informáticos de dinámica de fluidos.
4. Posibles tratamientos contra el fuego en la madera
Resistencia al fuego y formas de mejorarla
Un error frecuente es creer que si se mejora la Reacción al Fuego se mejora la Resistencia al Fuego.
La reacción al fuego solamente hace referencia a la combustibilidad del material y se evalúa con un ensayo específico, mientras que la resistencia al fuego se evalúa con otros ensayos que miden el tiempo que el elemento desempeña su función. En el caso de los elementos estructurales de madera el parámetro principal es la velocidad de carbonización.
La forma de mejorar la resistencia al fuego de los elementos estructurales de madera es:
- Añadir una sección de sacrificio de madera.
- Añadir una sección de sacrificio de un material no combustible o protección pasiva, por ejemplo tableros de yeso.
- Añadir una sección de sacrificio intumescente que estará operativa, como las anteriores, durante un cierto tiempo. En estructuras de madera están poco desarrolladas y no son demasiado fiables.
Reacción al fuego y formas de mejorarla
La forma de mejorarla se basa en la incorporación de productos retardantes del fuego mediante los siguientes tratamientos:
- Tratamiento en profundidad: En el caso de la madera maciza, el producto se introduce de forma artificial mediante presión utilizando un autoclave.
- Tratamiento superficial: Actúan de dos formas diferentes: hinchándose por la acción del calor, formando una capa aislante y/o impidiendo que el oxígeno alcance la madera.
Los productos más utilizados son las pinturas y los barnices. Sus principales desventajas radican en su menor duración y en el caso de las pinturas, no dejan ver el aspecto de la madera.
- Tratamientos indirectos: La madera se protege con un elemento que tiene unas mejores prestaciones frente al fuego, por lo que quedaría oculta.
Productos retardantes del fuego
En este apartado se recogen los productos que se pueden utilizar en los tratamientos directos:
- Sales para su aplicación por autoclave (doble vacío). Estos productos suelen estar patentados.
- Barnices incoloros o ligeramente pigmentados.
- Pinturas intumescentes.