En edificios de gran altura, la extracción mecánica de humo es uno de los sistemas de protección más críticos para garantizar la evacuación segura. Sin embargo, el dimensionamiento de ese sistema no puede hacerse sin calcular cuánto humo produce el fuego de diseño a la altura donde se quiere mantener la interfaz entre el aire limpio y la capa de humo. Drysdale desarrolla ese cálculo en la Sección 4.4.4 con un ejemplo concreto que permite entender la magnitud del problema.
El ejemplo que Drysdale presenta es un teatro con techo a 20 metros de altura. Un incendio en la platea involucra 16 asientos simultáneamente, cada uno con una tasa máxima de liberación de calor de 0.4 MW, lo que da un fuego de diseño de 6.4 MW. Si la altura de cabeza es de 5 metros desde el techo, la capa de humo no debe descender por debajo de los 15 metros sobre el nivel del suelo. Para mantener esa interfaz estable, los ventiladores de extracción deben remover humo exactamente a la tasa a la que la pluma lo entrega a esa altura.
Aplicando la ecuación de flujo másico de la pluma que Drysdale presenta en la Sección 4.3.1, el flujo másico de humo a 15 metros de altura resulta en 132.1 kg/s. Ese es el caudal mínimo que los ventiladores deben extraer para que la capa de humo no descienda. Un sistema subdimensionado no falla de forma abrupta: la capa de humo desciende gradualmente hasta alcanzar la zona de ocupación, exponiendo a los evacuantes a condiciones intolerables antes de que completen la evacuación.
Drysdale señala además que el flujo másico de la pluma crece fuertemente con la altura, proporcional a z elevado a 5/3. Eso significa que cuanto más alto sea el espacio, mayor es el caudal de extracción requerido para mantener la interfaz a la misma altura relativa. En espacios muy altos como atrios o naves industriales, los caudales requeridos pueden ser muy grandes, y ese dato debe ser el punto de partida del diseño, no el resultado de aplicar reglas genéricas de renovaciones de aire por hora.
La enseñanza práctica que Drysdale extrae de este análisis es que el dimensionamiento de un sistema de extracción de humo requiere definir primero el fuego de diseño y la altura de interfaz deseada, calcular el flujo másico de la pluma a esa altura y dimensionar el sistema para ese caudal. Cualquier otro orden de pasos produce un sistema que protege un escenario distinto al que se espera que enfrente.
Drysdale, D. (2011). An Introduction to Fire Dynamics, 3ª Ed. — Capítulo 4, Sección 4.4.4: The Removal of Smoke
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