LA TECNOLOGÍA SECRETA DEL CORTAFUEGO: INTUMESCENCIA

El sellado de cables y tuberías en penetraciones a través de paredes y pisos resistentes al fuego es una consideración crítica para cualquier persona responsable del diseño, especificación y construcción de edificios nuevos o del mantenimiento continuo de instalaciones ocupadas. Para lograr esta tarea desafiante, se deben utilizar sistemas especialmente aprobados o enlistados. Esto es lo que se llama protección pasiva contra incendios, o simplemente cortafuego (o en inglés Firestop). La mayoría de estas soluciones se basan en una tecnología central conocida como intumescencia. Pero ¿cómo funciona, cuál es el secreto detrás de ella y por qué es tan importante en la práctica moderna de la construcción?

Los materiales intumescentes se expanden con el fuego (foto: Hilti)

Un vistazo a la intumescencia

La palabra "intumescencia" tiene sus orígenes en el latín "intumescere". El término proviene del campo médico y significa hinchazón o inflamación. Químicamente, es la hinchazón de ciertas sustancias debido al impacto del calor.
En general, un incendio necesita tres componentes para comenzar: combustible, oxígeno y una fuente de calor. Cuando se enciende, un incendio genera calor, llamas, gases y humo. Un incendio puede ser extinguido al inhibir cualquiera de los tres elementos: combustible, oxígeno o fuente de calor.

Tetraedro del fuego: Reacción de combustión autoalimentada

Los principios básicos de la protección contra incendios son detección, supresión y contención. La intumescencia desempeña un papel fundamental en la contención. Su objetivo es ayudar a aislar las áreas no afectadas del edificio de la fuente de calor.
Existen dos principios diferentes de intumescencia. En primer lugar, existe una reacción intumescente que produce presión. El material se expande cuando se expone al calor y ejerce presión para cerrar huecos y juntas, y fuerza el cierre de tuberías de plástico que se están derritiendo. El segundo principio es la intumescencia aislante. Aquí, el material se expande cuando se expone al calor y crea una espuma carbonatada aislante para proteger, por ejemplo, penetrantes metálicos o cables.

Cómo funciona la tecnología: una excursión al mundo de la química

Los sistemas intumescentes son composiciones de materiales "inteligentes". Reaccionan a un cambio de temperatura del ambiente circundante, como el causado por un incendio. Cuando se excede una cierta temperatura, el material produce una capa voluminosa, que protege las partes del edificio subyacentes. Las temperaturas de expansión pueden variar desde 150 ° C hasta 350-400 ° C. La expansión tiende a ser en gran medida contenida y se extiende hacia afuera hasta un 700 por ciento o incluso más.

Material intumescente: espuma cortafuegos Hilti (foto: Hilti)

El resultado real se basa en algunas reacciones químicas importantes dependientes de la temperatura. La mayoría de los materiales intumescentes son, por lo tanto, una mezcla de diferentes componentes, como componentes básicos poliméricos y agentes aglutinantes, agentes generadores de gas, fuentes de carbono y algunos catalizadores que dirigen las reacciones de otros ingredientes. Un material clave en muchos sistemas de protección pasiva contra incendios es la vermiculita, que actúa como agente expansor en collares, selladores, bloques u otros sistemas de protección contra incendios. En las imágenes a continuación se muestran las diferentes etapas de "expandido" vs. "no expandido".

Una materia prima básica clave: vermiculita en vista microscópica (no expandida), Fuente: Hilti


Vermiculita expandida en vista microscópica, Fuente: Hilti


Intumescen
cia en acción, collar cortafuegos durante una prueba de fuego

¿Por qué se utiliza esta tecnología para detener incendios?

Haciendo referencia a nuestro triángulo de protección contra incendios anterior y, más específicamente, a la contención, los Códigos de Construcción Modelo respaldan esto al requerir que los edificios se compartimenten. Entre estas compartimentaciones se encuentran paredes resistentes al fuego o al humo. Estas paredes están diseñadas para limitar el flujo de fuego o humo fuera de estas áreas compartimentadas del edificio. Sin embargo, otros sistemas de construcción necesitan extenderse desde estas áreas hacia áreas no resistentes al fuego. Tubos de plástico, tuberías aisladas inflamables o cables y bandejas de cables atraviesan estas paredes y pisos resistentes al fuego. Reaccionan de manera diferente en caso de incendio según el tipo de material del que estén hechos. La mayoría de ellos se ablandarán, derretirán y se consumirán, dejando un agujero, espacio o simplemente un punto de fuga. En muchos casos, también pueden destruir o dañar el sustrato durante el proceso de fusión o combustión. Las soluciones pasivas de protección contra incendios utilizan materiales intumescentes y componentes que, al hincharse o expandirse directamente dentro de la estructura de la pared o el piso, ayudan a detener el proceso destructivo causado por estos penetrantes que se derriten, queman o se mueven. Por lo tanto, los sistemas de protección contra incendios están diseñados para ayudar a mantener eficazmente el fuego contenido en una determinada área.

Las tuberías y los cables se queman y se funden, las fugas y los huecos se cierran con productos Firestop intumescentes (Foto: Hilti)

Para ayudar, es necesario que algo frene rápidamente este proceso. Este es el dominio de aplicación de los sistemas de protección pasiva contra incendios. ¿Por qué "pasiva"? Estos sistemas se integran en la estructura de un edificio durante el proceso de construcción y no reaccionan hasta que hay fuego o una generación significativa de calor. Además, no requieren ningún otro elemento, como alarmas o métodos de detección externos para funcionar. Simplemente, con un aumento de la temperatura, comienzan el proceso de compartimentación.

Cómo utilizan los fabricantes esta tecnología: los desafíos

Dado que existen numerosos materiales de tuberías, cables y aislantes diferentes, las reacciones en caso de incendio pueden ser bastante diversas. Cuando se trata del desarrollo y prueba de ciertas aplicaciones de tuberías y cables, el proceso depende en gran medida del material de la tubería o el cable, el diámetro de la tubería o el cable y el grosor de la pared de la tubería.
 
Por ejemplo, una tubería de plástico PVC (por ejemplo, en un sistema de calefacción) con un diámetro de 6 pulgadas / 160 mm. El grosor de la pared de la tubería puede ser de hasta 6 mm o incluso más grande. Debido al grosor de la tubería, el proceso de quema y fusión lleva tiempo y se caracteriza por una fusión continua con el tiempo. En este caso, la reacción intumescente no debe ser demasiado rápida. Todavía debe quedar suficiente material para cerrar el agujero bastante grande (6 pulgadas, más el espacio anular) con suficiente material al final del proceso de fusión/quema. Además, debido al grosor de la tubería, se necesita una cierta presión para eliminar cualquier material de la tubería. Un material intumescente que reaccione demasiado rápido puede provocar una expansión incontrolada.
 
Por lo tanto, el desafío para un fabricante de soluciones de protección contra incendios es desarrollar sistemas que sean capaces de cubrir una amplia gama de materiales de tuberías y cables. Los fabricantes que pueden investigar, desarrollar y probar aplicaciones existentes en un edificio pueden proporcionar soluciones adecuadas que han sido probadas para el cumplimiento y, al mismo tiempo, son más simples de instalar. La estrategia para encontrar la mejor formulación para los ingredientes intumescentes es utilizar una tecnología central que pueda abarcar la mayor cantidad posible de materiales de tuberías diferentes. Por lo tanto, existen diferentes sistemas para cubrir diferentes materiales y tamaños de tuberías, abarcando diferentes tamaños de aberturas y tuberías inflamables frente a cables, bandejas de cables o materiales aislantes.

Solución Firestop intumescente clásica Hilti CFS-C P para tuberías de plástico con incrustación intumescentede alto rendimiento y carcasa sólida instalada en la pared

Además de los desafíos tecnológicos descritos en este artículo, Hilti, con su propia investigación y desarrollo, se compromete a suministrar soluciones cortafuegos más fáciles de usar, proporcionando sistemas de vanguardia totalmente integrados y probados. 

Equipo Hilti de investigación y desarrollo

Junto con un soporte técnico único y profesional en muchos países, esto ayuda a los especificadores e instaladores a seleccionar correctamente los sistemas para las distintas aplicaciones y a especificar los sistemas compatibles y probados. 

Hilti es el líder mundial del mercado en cortafuegos. Nuestra dedicación a pruebas estrictas y desarrollos de códigos ayudan a que los edificios sean más seguros hoy en día, salvando vidas y protegiendo activos, con confiabilidad comprobada y un servicio excepcional.