Requisitos de protección contra incendios para la decoración de interiores

El diseño de decoración interior de edificios forma parte del diseño arquitectónico. Todos los materiales utilizados para la decoración son relativamente sensibles al fuego, y la gran mayoría de los incendios de edificios comienzan a propagarse y expandirse desde el interior. Por lo tanto, el comportamiento de combustión de los materiales de decoración interior es un factor que afecta las condiciones del incendio… uno de los factores importantes que inciden en el desarrollo del fuego y la seguridad de las personas. Las principales influencias de los materiales de decoración en el incendio y la seguridad del personal incluyen los siguientes aspectos: afectan la tasa de crecimiento del fuego desde la ignición hasta la inflamación súbita generalizada, aumentan la densidad de carga de fuego, generan humo tóxico y reducen la visibilidad en interiores. Por ello, el diseño de decoración interior de un edificio debe tener en cuenta las necesidades de protección contra incendios del mismo.

[Referencia] La densidad de carga de fuego es la relación entre el calor total de combustión generado por la combustión completa de todos los materiales combustibles en el interior de un edificio y el área de referencia de dicho interior. En la práctica de la ingeniería, generalmente se toma el área de planta como área de referencia.

10.2.1 Principios generales del diseño

La decoración interior del departamento de quirófanos limpios de un hospital comprende principalmente las paredes, el techo y el suelo, así como el mobiliario y los adornos de interior. En el diseño, se debe prestar plena consideración a las características de estanqueidad y los requisitos funcionales del espacio dentro del departamento de quirófanos limpios, se deben gestionar adecuadamente los conflictos entre el efecto decorativo, la seguridad de uso y la desinfección y limpieza, se deben adoptar en la medida de lo posible materiales incombustibles e ignífugos, y se deben evitar aquellos materiales que generen grandes cantidades de humo o gases tóxicos al exponerse a altas temperaturas o durante la combustión. De acuerdo con los patrones de flujo de humo a alta temperatura y desarrollo del incendio tras la aparición de un fuego en el interior de un edificio, las normativas chinas exigen que los materiales se seleccionen de modo que, dentro de una habitación, el comportamiento de combustión de los materiales de decoración disminuya progresivamente desde el techo hasta el suelo.

(1) Para las zonas limpias, si las ventanas no se pueden abrir o se mantienen habitualmente en estado cerrado, su diseño de decoración interior debe tratarse igual que el de las habitaciones sin ventanas.

(2) Los techos, paredes y suelos de las escaleras sin iluminación natural, las escaleras cerradas y las escaleras a prueba de humo deben utilizar todos materiales de decoración de Clase A.

(3) Para los pasillos de evacuación horizontales de un edificio y los vestíbulos de las salidas de seguridad, los materiales de decoración del techo deben ser de Clase A, y el resto de las partes deben utilizar materiales de decoración de una categoría no inferior a la Clase B₁.

(4) Las categorías de comportamiento de combustión de los materiales de decoración para distintas partes de los edificios civiles no deben ser inferiores a los requisitos de la Tabla 10.1.

Tabla 10.1 Categorías de comportamiento de combustión de los materiales de decoración para distintas partes de edificios civiles

(5) La decoración no debe obstruir las instalaciones de protección contra incendios (como bocas de incendio, dispositivos de alarma automática, instalaciones automáticas de extinción de incendios, instalaciones de control y extracción de humo, etc.) ni las señales de indicación de evacuación y las salidas, tampoco debe cambiar la dirección de apertura de las puertas de salida de evacuación o de seguridad, reducir el ancho de evacuación efectivo de las salidas de evacuación, salidas de seguridad y vías de evacuación, ni dificultar el uso normal de estas instalaciones. El llamado ancho de evacuación efectivo se refiere al ancho libre mínimo necesario para la evacuación segura de los ocupantes, calculado según el número de personas a evacuar especificado por la normativa y el índice de evacuación por cada cien personas. De acuerdo con la práctica internacional común, este ancho generalmente también debe tener en cuenta el efecto de borde de la salida o la vía de evacuación. Al considerar el ancho de las vías de evacuación dentro de un compartimento de incendios, se debe calcular el ancho efectivo de la vía o salida de evacuación, en lugar de su ancho libre, por lo que se debe prestar atención a este punto.

El resto del diseño de protección contra incendios de la decoración interior de edificios debe cumplir con las disposiciones pertinentes de la norma nacional Norma de prevención de incendios en el diseño de decoración interior de edificios (GB50222-95). 【Referencia】　Ancho de evacuación efectivo. Al caminar, las personas balancean los brazos a ambos lados para mantener el equilibrio corporal; por lo tanto, al evacuar por un pasillo, los evacuados mantienen una cierta distancia de las paredes laterales en lugar de caminar pegados a ellas o a los pasamanos. Como consecuencia, existe una capa de borde en el límite de un pasillo o salida de evacuación, y esta porción del ancho no puede ser utilizada por los ocupantes que evacuan. Por ello, al realizar cálculos de evacuación, se debe deducir el ancho de la capa de borde, y se debe tomar como ancho el ancho libre del pasillo o salida de evacuación menos el ancho de la capa de borde. La Tabla 10.2 presenta los valores de ancho de la capa de borde presentes en distintos tipos de pasillos.

Tabla 10.2　Valores de ancho de la capa de borde en distintos tipos de pasillos

10.2.2　Clasificación y categorización de los materiales de decoración

(1) Clasificación y categorización.

Los materiales de decoración en el departamento de quirófanos limpios de un hospital pueden, según su ubicación de uso y función, clasificarse en materiales de decoración de techos, materiales de decoración de paredes, materiales de decoración de suelos, materiales de decoración de tabiques, mobiliario fijo, tejidos decorativos (como cortinas, cortinajes, colchas, tapicería de muebles, etc.) y otros materiales de decoración (como pasamanos de escaleras, rieles para cuadros, zócalos, cajas de cortinas y cubiertas de radiadores, etc.).

El comportamiento de combustión de los materiales de decoración se clasifica, con referencia a la norma nacional Método de clasificación del comportamiento de combustión de materiales de construcción (GB8624), en cuatro categorías: materiales incombustibles (es decir, Categoría A), materiales ignífugos (es decir, Categoría B₁), materiales combustibles (es decir, Categoría B₂) y materiales inflamables (es decir, Categoría B₃). La mayoría de los materiales se categorizan de acuerdo con el Método de clasificación del comportamiento de combustión de materiales de construcción (GB8624); sin embargo, los materiales de decoración de suelos se categorizan según la Determinación del flujo radiante crítico de recubrimientos de suelos — Método de fuente de calor radiante (GB11785); los tejidos decorativos se categorizan según la Determinación de la resistencia a la llama de tejidos textiles — Método vertical (GB5455); y los materiales plásticos se categorizan según el Método del índice de oxígeno (GB2406), el Método de combustión horizontal (GB2408) y el Método de combustión vertical (GB4609). En la norma nacional Norma de prevención de incendios en el diseño de decoración interior de edificios (GB50222), estos tres últimos tipos de materiales de decoración se categorizan como Categoría B₁ y Categoría B₂ respectivamente.

【Referencia】　Materiales de decoración de edificios.

① De acuerdo con los métodos de ensayo de incendio y métodos de categorización vigentes en China para materiales de construcción, la placa de yeso laminado tiene un comportamiento de combustión de Categoría B₁; sin embargo, cuando se instala sobre perfiles de acero, puede utilizarse como material de decoración de Categoría A.

② Cuando la superficie de la madera contrachapada se recubre con pintura ignífuga de acabado de primer grado, puede utilizarse como material de decoración de Categoría B₁. Cuando se utiliza para decoración de paredes, la pintura ignífuga puede aplicarse en la cara orientada al interior de la habitación; cuando se utiliza para decoración de techos suspendidos, la pintura ignífuga debe aplicarse en ambas caras.

③ El papel pintado de papel o tejido con un peso unitario inferior a 300 g/m² puede utilizarse como material de decoración de Categoría B₁ cuando se pega directamente sobre un sustrato con comportamiento de combustión de Categoría A.

④ Los materiales de decoración inorgánicos aplicados sobre sustratos con comportamiento de combustión de Categoría A pueden utilizarse como materiales de decoración de Categoría A; los recubrimientos decorativos orgánicos aplicados sobre sustratos de Categoría A con una proporción de recubrimiento húmedo inferior a 1,5 kg/m² pueden utilizarse como materiales de decoración de Categoría B₁.

⑤ Cuando se utilizan distintos materiales de decoración para una decoración por capas, las categorías de comportamiento de combustión de los materiales de decoración de todas las capas deben cumplir los requisitos de la Norma de prevención de incendios en el diseño de decoración interior de edificios. Los materiales de decoración compuestos deben someterse a ensayo en su conjunto por una institución profesional de supervisión e inspección de calidad, que determinará sus categorías de comportamiento de combustión.

⑥ Cuando se utilizan localmente plásticos porosos o espumados en la superficie de techos o paredes, su grosor no debe superar los 15 mm, y su área no debe superar el 10 % del área del techo o la pared de la habitación.

(2) El poliestireno en los paneles compuestos y su toxicidad de combustión.

Cuando las sustancias combustibles producidas por la descomposición térmica de los altos polímeros se mezclan con el aire en una proporción determinada y alcanzan la temperatura de inflamación súbita (también llamada punto de inflamación), la temperatura de ignición (también llamada punto de fuego) o la temperatura de ignición espontánea (también llamada punto de autoignición), comienza la combustión. Generalmente, el punto de fuego es entre 20 y 30 ℃ más alto que el punto de inflamación. El punto de inflamación del poliestireno es de 360 ℃, su punto de fuego es de aproximadamente 380 ℃ y su punto de autoignición es de 495 ℃. La estructura de los paneles compuestos de poliestireno determina que el poliestireno no entre en contacto directo con la llama abierta durante la exposición al fuego; sufre deformación, gasificación y combustión sin llama como resultado del calor conducido a través de la capa protectora de mortero de cemento.

Tablero aislante térmico de poliestireno: Los paneles de núcleo de poliestireno apenas se utilizan en los sistemas de cerramiento exterior de edificios, pero se usan comúnmente para el aislamiento térmico interior en edificios (como las plantas de procesamiento de alimentos). El comportamiento frente al fuego del poliestireno difiere del del poliuretano rígido (PIR/PUR); se trata de un material termoplástico que se funde, contrae y arde con facilidad, con una temperatura de reblandecimiento de aproximadamente 100 ℃ y una temperatura de fusión de aproximadamente 180 ℃. A medida que aumenta la temperatura, el poliestireno se funde y la superficie calentada se contrae formando cavidades, lo que permite que las llamas entren en ellas, generando así goteos fundidos que fluyen desde ambos lados, interior y exterior, de la superficie del cerramiento. Los ensayos han demostrado que, una vez que las llamas entran en el núcleo del panel, el fuego puede propagarse sin restricciones entre los revestimientos, quemando y dañando el material del núcleo. Si los revestimientos no están instalados de forma segura, se producirá un colapso prematuro que afectará gravemente la tasa de propagación de la llama. Siempre que los revestimientos y todas las juntas estén instalados de forma fiable, no se producirá una propagación súbita de la llama hacia la pared.

Las principales manifestaciones de los tableros aislantes de poliestireno en los ensayos de incendio a gran escala son: fusión y contracción, producción de goteos fundidos, intensificación del incendio, propagación oculta de la llama entre los revestimientos y colapso de las estructuras que sujetan los revestimientos de forma insegura.

La toxicidad de combustión se refiere a los gases tóxicos derivados de los materiales combustibles durante la combustión o la descomposición térmica. Cuando las personas en el espacio afectado por el incendio inhalan estos gases, mueren por sus efectos tóxicos. Ante el daño que la toxicidad de combustión causa al cuerpo humano, muchos países han realizado investigaciones exhaustivas sobre la toxicidad en incendios. Los resultados de los ensayos muestran que los productos gaseosos que se generan cuando los polímeros orgánicos comunes arden en el aire incluyen monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO₂), dióxido de azufre (SO₂), amoníaco (NH₃), metano (CH₄), cianuro de hidrógeno (HCN), cloruro de hidrógeno (HCL), entre otros. Entre ellos, el CO, el CO₂ y el HCN son los gases tóxicos de combustión más importantes que causan la muerte en los incendios.

La espuma de poliestireno genera algunos gases tóxicos cuando arde. Los ensayos muestran que cuando el poliestireno arde, produce monóxido de carbono, dióxido de carbono, metano, etileno y etano, pero no produce cianuro de hidrógeno. El contenido de metano, etileno y etano representa solo aproximadamente el 2 % del contenido gaseoso total. El horno de tubo horizontal de Lindberg desarrollado por la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) se dedica exclusivamente a los ensayos de toxicidad. En el ensayo, se colocan 4 ratones blancos en el horno y se exponen al entorno de combustión durante 30 min, midiendo la mortalidad y la incapacitación cada 10 min. Sobre la base de mediciones reales, se obtuvieron resultados de ensayo para 27 materiales orgánicos, detallados en la Tabla 10.3. En cuanto a la toxicidad de combustión, las dosis de gases tóxicos de la combustión con llama y la combustión sin llama son diferentes. La toxicidad producida por la combustión con llama del poliestireno es mayor que la producida por la combustión sin llama, con una relación entre ambas de aproximadamente 1,76. Generalmente, la combustión del poliestireno en paneles sándwich es esencialmente una combustión sin llama.

Tabla 10.3　Toxicidad relativa de materiales poliméricos determinada con el horno de tubo horizontal de Lindberg

Tabla 10.3 (continuación)

(3) Normas y métodos nacionales para ensayos de combustión de plásticos espumados rígidos.

Actualmente, China cuenta principalmente con tres normativas o normas nacionales directamente relacionadas con los métodos de ensayo de combustión en la aplicación de plásticos espumados rígidos, a saber, la Norma de diseño de protección contra incendios de edificios (GBJ-16-87), los Plásticos de espuma de poliuretano rígido para aislamiento térmico de edificios (GB10800-89) y el Método de clasificación del comportamiento de combustión de materiales de construcción (GB8624-97). Para implementar estas normas, se han formulado sucesivamente aproximadamente diez métodos de ensayo de nivel nacional relacionados.

El recientemente revisado Método de clasificación del comportamiento de combustión de materiales de construcción (GB8624-97) añadió el indicador de índice de oxígeno para una variedad de materiales. Sin embargo, debido a las limitaciones de este indicador, apenas se utiliza internacionalmente como indicador de ensayo exigido por las normativas. Los investigadores nacionales utilizaron en su momento tres métodos, a saber, el método del índice de oxígeno (la concentración mínima de oxígeno necesaria para que un material mantenga la combustión), el ensayo de inflamabilidad ISO (radiación térmica) y el método de ignición por llama de hidrógeno-oxígeno (convección), para evaluar el comportamiento de combustión de 10 materiales de construcción comunes, con los resultados mostrados en la Tabla 10.4. Los resultados muestran que la resistencia a la llama de estos materiales aparece desordenada en la clasificación de resultados de ensayo obtenidos por estos métodos. Tomando como ejemplo el poliuretano ignífugo: medido por el índice de oxígeno (24,5), ocupa el segundo lugar entre estos 10 materiales. Sin embargo, en el ensayo de inflamabilidad ISO y en el ensayo del método de ignición por llama de hidrógeno-oxígeno, su resistencia a la llama es la peor. Obviamente, utilizar el nivel del índice de oxígeno para medir la facilidad de combustión de los materiales no es fiable. Por lo tanto, se debe tener precaución al seleccionar el método del índice de oxígeno como método de evaluación reglamentario del comportamiento de combustión de los materiales de construcción. Por supuesto, como método para evaluar el comportamiento de combustión de los materiales, el método del índice de oxígeno, al poder ofrecer cifras relativamente precisas, se utiliza ampliamente para evaluar la resistencia a la llama de los materiales en laboratorios y en la selección de formulaciones de productos.

Tabla 10.4 Comparación del método del índice de oxígeno, el ensayo de inflamabilidad ISO y el ensayo de ignición por llama de hidrógeno-oxígeno

Nota: Los ensayos se completaron en el Laboratorio de Investigación de Incendios del Consejo Nacional de Investigación de Canadá.

(4) El poliuretano rígido es un material termoestable que se endurece y carboniza al exponerse al fuego, mientras que el poliestireno es un material termoplástico que se funde y puede ser ignicionado al exponerse al fuego. Los ensayos sobre paneles de poliuretano rígido mostraron que, tanto para los materiales aislantes PUR como para los PIR resistentes al fuego, no hubo propagación oculta de llama entre los revestimientos decorativos. El revestimiento decorativo interior se combó ligeramente y las juntas se mantuvieron intactas; en los lugares inmediatamente adyacentes a la fuente de fuego, las llamas sí entraron en el núcleo del panel a través de las juntas, pero la inspección reveló solo carbonización localizada. En los paneles de poliuretano rígido, el calor del fuego hace que el material aislante se descomponga gradualmente y forme una capa de carbonización protectora estable. Inicialmente, solo el material aislante en contacto con el revestimiento decorativo interior se carboniza, protegiendo así el panel aislante. A medida que el fuego se desarrolla, la capa de carbonización se engrosa gradualmente hasta que el incendio se extingue o se apaga por sí solo. Durante este proceso, el panel emite humo. Sin embargo, el poliuretano resistente al fuego (PIR) produce poco humo, mientras que otros poliuretanos rígidos (PUR) producen una cantidad de humo relativamente grande.

Las principales características frente al fuego de los paneles aislantes rígidos en los ensayos de incendio a gran escala son: la estructura se mantiene intacta; no hay propagación de llama en el núcleo del panel; cumplen con las normas de aislamiento térmico; no hay goteos fundidos en combustión; se descomponen gradualmente por encima de los 300 ℃ con una producción de humo relativamente baja; se pierde la adhesión entre el panel de revestimiento y el material del núcleo cerca de la fuente de calor sin poner en peligro la integridad general; no suponen un peligro adicional para los bomberos.

Ensayos de paneles de poliuretano rígido con rociadores instalados: se repitieron los ensayos de paneles de poliuretano rígido añadiendo rociadores para examinar su efecto sobre los paneles. De acuerdo con el espaciado de instalación, se instalaron dos rociadores cerca de una pared construida con materiales combustibles. Los ensayos se activaron manualmente para garantizar que el fuego estuviera completamente desarrollado antes de la activación. Los resultados fueron: en 30 s, las llamas ardientes en las juntas de la pared lateral se extinguieron, el color del humo pasó a gris y, a continuación, se volvió gradualmente blanco a medida que avanzaba el ensayo. La disposición de los rociadores solo pudo mojar la primera capa y la cara trasera de la pared lateral (pila de madera de ensayo), por lo que la temperatura en estos lugares descendió de 550 ℃ a 100 ℃ en el plazo de 1 min desde la activación de los rociadores, y la temperatura media de la capa de humo descendió a 270 ℃.

El uso de un sistema de rociadores de agua no solo puede controlar un incendio en el sentido tradicional, sino que, en incendios donde hay paneles de poliuretano rígido, también mantiene la temperatura en la escena del incendio por debajo del nivel al que ardería el material del núcleo del panel.

Las principales características frente al fuego de los paneles de poliuretano rígido en ensayos a gran escala (con sistemas de rociadores de agua instalados) son: limitan la combustión y la participación de los paneles en el incendio; limitan el área dañada de los paneles; reducen la producción de humo.

(5) Paneles aislantes térmicos de lana de roca o paneles aislantes térmicos de lana de roca de alta densidad.

Estos paneles tienen una densidad normal de 100 kg/m³ y se utilizan principalmente como estructuras de cerramiento exterior donde la normativa de edificación exige una resistencia al fuego superior a 30 min (para aislamiento), o en otros lugares con alto riesgo de incendio.

Los resultados de los ensayos de rendimiento de los paneles de lana de roca de alta densidad son tan buenos como los de los productos de protección contra incendios. Al igual que todos los materiales aislantes térmicos y todos los sistemas aislantes, estos paneles también pueden ser destruidos por el combado del revestimiento interior al exponerse al fuego, y el núcleo del panel debe reemplazarse debido a los efectos de la temperatura.

Las principales características frente al fuego de los paneles aislantes de lana de roca en ensayos a gran escala son: mantienen la estabilidad estructural; no hay propagación de llama en el núcleo del panel; el efecto del material del núcleo sobre el incendio es mínimo; mantienen la integridad del material aislante; adhesivos y resinas se ven afectados por encima de los 300 ℃; se pierde la adhesión cerca de la fuente de calor, con daños en los paneles (combado).

(6) Paneles de fibra de vidrio y lana de roca.

Se realizaron ensayos comparativos sobre un sistema de montaje multicomponente estándar formado por un panel de revestimiento interior, lana aislante de 86 mm de grosor y un panel protector exterior, y se evaluó el comportamiento de combustión de la fibra de vidrio (11 kg/m³) y la lana de roca (23 kg/m³).

Las fibras minerales en sí mismas son materiales incombustibles y no agravarán el incendio. Sin embargo, los aglutinantes que conectan las fibras y las membranas transpirables pueden arder y tener un efecto limitado sobre el incendio y la cantidad de humo producida. Los ensayos mostraron que esta lana de fibra de baja densidad sufre una contracción grave a temperaturas superiores a 600 ℃. En el caso de la lana de vidrio, a 850 ℃ el material se contrae hasta un grosor de solo 10 mm. La lana de roca de mayor densidad también presenta daños graves cerca de la fuente de fuego, pero la contracción es menor y la reducción del rendimiento de aislamiento térmico también es menor.

Las principales características frente al fuego de los sistemas montados en obra de paneles aislantes de fibra de vidrio y lana de roca en ensayos a gran escala son: mantienen la estabilidad estructural; contracción del material aislante a temperaturas superiores a 500 ℃; pérdida de rendimiento de aislamiento térmico a temperaturas superiores a 850 ℃; efecto mínimo del material del núcleo del panel sobre el incendio; pérdida de adhesión cerca de la fuente de calor, con daños en los paneles (combado).

(7) Las condiciones básicas para la construcción y el diseño de quirófanos limpios derivan precisamente de la particularidad de sus funciones: ① el requisito de mantener en la mayor medida posible un entorno limpio casi estéril; ② el requisito de crear el entorno más cómodo y propicio para el trabajo del personal médico. Por lo tanto, generalmente se exige que las paredes sean superficies altamente limpias y sin contaminación. Estas paredes deben utilizar preferiblemente paneles con propiedades como baja electricidad estática para reducir la adhesión de polvo, incombustibilidad, colores mates agradables, resistencia a la putrefacción, fácil mantenimiento, no toxicidad, resistencia a impactos e impermeabilidad. La Figura 10.1 muestra una fotografía de paneles de pared de un quirófano real fabricados con este tipo de paneles ignífugos.

Figura 10.1　Quirófano con paneles de pared de tablero ignífugo