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11 de Noviembre, 2019

Estudio propone mejoras a la seguridad contra incendios en estructuras de madera

“Diseño de Horno experimental y validación de parámetros de cálculo para la futura Norma NCH1198-2” fue el proyecto que presentó Mauricio Rey, ingeniero civil estructural de la Universidad de Chile al concurso de Ingeniería de Madera 21, donde obtuvo el segundo lugar. Este artefacto constata la velocidad de carbonización de especies nacionales de madera, lo que permite entender el comportamiento del material y aportar a una estrategia de seguridad contra incendios mucho más global.

La pasión por la madera ha llevado a Mauricio Rey, ingeniero civil estructural de la Universidad de Chile, a dedicar gran parte de su trayectoria profesional a la seguridad contra incendios en edificios de mediana altura en base a madera. Tras titularse, estuvo trabajando dos años en el Centro de Investigación, Desarrollo e Innovación de Estructuras y Materiales, más conocido como IDIEM, de la U. de Chile. Aquí se especializó en el área de protección contra incendios y comenzó a gestar parte del proyecto con que se presentó al concurso enmarcado en la Semana de la Madera 2019. Actualmente trabaja en E3 Ingeniería, una empresa que se dedica a la ingeniería estructural, eficiencia energética y desarrollo de estrategias contra incendios.

Los casos de éxito de construcción en madera que estudió durante la universidad —imponentes edificios alrededor del mundo— lo llevaron a conocer en profundidad algunas cualidades de este material, como la sustentabilidad, confort térmico y resistencia sísmica. Entre sus favoritos están el edificio Brock Commons de 18 pisos en Canadá y el 25 king de diez pisos en Australia. Para el ingeniero, el auge del uso de la madera tiene también relación con la preocupación por el calentamiento global.

Chile, a través de los distintos esfuerzos del Ministerio de Vivienda y Urbanismo, también está en sintonía de potenciar la construcción en madera como una solución sustentable al cambio climático. No obstante, la normativa actual de seguridad para edificaciones en base a madera tiene sus carencias. Es por esto que el Minvu, con el apoyo de CORFO, le pidió asesoría a IDIEM para suplir las brechas identificadas dentro de esta norma. Una de ellas fue el cálculo de resistencia al fuego de estructuras de madera. Y el proyecto que presentó Mauricio Rey, en el que comenzó a trabajar hace casi dos años, es el resultado de esta petición.

Una estrategia global contra los incendios

En su experiencia, Mauricio Rey ha visualizado dos problemas cuando se habla de seguridad contra incendios. Por un lado es que “las bases de las cuales surge la resistencia al fuego tienen un poco implícito que es sobre un edificio de hormigón”. Y que en Chile, cuando se habla de seguridad, se resuelve solamente con el concepto de resistencia al fuego, lo cual “no es del todo completo”.

Una estrategia más completa, propone Rey, contemplaría otras aristas como la compartimentación, es decir, que los materiales que van en las estructuras y los muros confinantes posean ciertas capacidades de traspaso de humo, traspaso de fuego y temperatura. También, considerar el diseño de vías de evacuación, diseño de sistema de activos como rociadores y detectores de humo.

Para la reacción al fuego que tendrá el contenido interior, en este caso la madera, se debe analizar la propagación del incendio, de la llama y combustibilidad del material. Otro aspecto es la compartimentación, es decir, que el incendio no se propague a otro edificio y se contenga. “El problema es que la Norma actual se avoca principalmente a edificios construidos con materiales más tradicionales. El edificio en madera tiene un riesgo especial por lo que se deben realizar otros estudios”, señala. Se debe considerar el comportamiento del edificio según el método constructivo que se utilice: si es marco plataforma (madera, placas OSB, yeso de cartón, aislación), o si es CLT. “No es lo mismo un sismo en Chile que en Estados Unidos, así como tampoco construir en madera que en otro material”, agrega.

En general, lo que sugiere Rey es un análisis de ingeniería más profundo que considere la resistencia al fuego con un cálculo de velocidad de carbonización, análisis de riegos, sistema de activos y de evacuación de personas. Ello con el fin de asegurar que el edificio “se comporte de forma correcta”.

Actualmente, un futuro manual de seguridad de incendios, que contempla la estrategia global de incendios, se está desarrollando para seguir avanzando en este tema. El diseño de este manual de seguridad de incendios, en el que Rey participará con Minvu, va a ser un proceso gradual. “Tiene que hacerse lento porque está acompañado de comités técnicos e inclusión de opiniones expertas, pero que el resultado final será muy positivo y estará a la altura de la realidad internacional”, agrega. “El tiempo que llevamos trabajando en esto es el tiempo que hemos llevado intentado convencer a las autoridades de este tema. Más que escepticismo, faltan profesionales en Chile que se dediquen a la madera”, concluye.

El proyecto presentado en la SDLM 2019

El renombrado académico de la Universidad de Chile, Mario Wagner, fue el profesor guía de Mauricio Rey para este proyecto. Estuvieron un año investigando y estudiando las normas internacionales de seguridad contra incendios, previo al diseño del horno. “El horno cumple con la norma de ensayo, que te permite experimentar con los materiales. El horno se montó en el Laboratorio de IDIEM y se hicieron 20 ensayos por especie de madera: pino radiata, pino oregón, roble, y por encargo del Minvu, eucaliptus nitens y lenga. Todas especies nacionales”, explica.

Los ensayos consistían en someter probetas de madera plana a un incendio estándar y medir la velocidad de carbonización, es decir, en cuánto tiempo se reduce finalmente el trozo de madera. Probaron con tres velocidades según los minutos: F30, F60 y F120. “El tamaño que se ensaya debe ser representativo de los elementos estructurales que tendrá el edificio. Cuando se quiere medir velocidad de carbonización, estás frente a dos parámetros: hay un régimen transitorio y otro permanente, el cual se alcanza después de 15 o 20 minutos. Este último es el que se debe considerar para diseñar”, señala.

La gran ventaja e innovación de este horno es que permitirá validar parámetros que se han estudiado en el extranjero, pero con especies locales. “Ahora viene un proceso de ensayar materiales de protección para la madera, placas de yeso cartón y otros materiales más innovadores y nuevos. Aún no se ha probado con retardantes o materiales de protección, pero es difícil ver si afecta al comportamiento estructural de la madera. Siempre se habla de la velocidad, pero eso también hay que ensayarlo y tener una base estadística potente”, agrega Rey.

A nivel de productores de madera, los resultados de las pruebas del horno servirán para incorporar mejoras al producto.

Para concretar el camino hacia el aumento del uso de la madera en las construcciones de Chile, es necesario que el sector público, académico y privado trabajen en conjunto. Mauricio Rey destaca los esfuerzos que ha hecho el Minvu, pero ve que “en las empresas aún hay un poco de miedo, desconocimiento y preferencia de las materialidades tradicionales sobre la madera”. También, tiene grandes expectativas de nuestro país como anfitrión de la WCTE 2020: “Es necesario que Chile quede bien parado”.


Escrito por: Diego Zúñiga.
Fotos: Cortesía Mauricio Rey para Madera21.

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