"Comportamiento al fuego de los paneles sándwich metálicos de núcleo aislante"

“Comportamiento al fuego de los paneles sándwich metálicos de núcleo aislante”

(Artículo publicado en la Revista Obras Urbanas número 60)
Antonio Galán Penalva; Consultor de Seguridad contra Incendios

En la actualidad, los paneles sándwich metálicos con núcleo aislante se emplean de manera generalizada en muchos ámbitos constructivos debido a sus propiedades físicas y aislantes.

Los paneles sándwich son instalados en espacios interiores (compartimentando sectores de incendios, salas blancas, salas de procesado de alimentos, etc) así como en espacios exteriores en cerramientos de cubiertas y fachadas.

Al ser un producto muy empleado especialmente en la industria alimentaria, se ha visto involucrado en incendios de diferente índole. Por ello, en este artículo se van a presentar los diversos aspectos que deben conocerse para reducir el riesgo de propagación del incendio en los recintos en los que se emplean los paneles sándwich.

Núcleos aislante empleados

Actualmente en España, los paneles sándwich metálicos suelen presentarse principalmente con un núcleo de poliuretano o bien de lana de roca. Otros tipos de núcleos aislantes disponibles podrían ser el poliestireno y la espuma fenólica, más usados en otros países pero menos frecuentes en nuestro país. Cada núcleo aislante proporcionará al panel unas propiedades específicas que afectarán a sus prestaciones, incluyendo por supuesto el comportamiento al fuego. Por tanto, es básico conocer los factores que influyen en el comportamiento al fuego de un panel, ya que no solo depende del núcleo aislante seleccionado.

Paneles sándwich de Poliuretano

Primeramente conviene aclarar que el aislamiento de poliuretano presenta diferentes tipos de productos tales como el poliuretano proyectado, la plancha de poliuretano y el panel sándwich. Cada tipo de producto presenta unas características específicas y por tanto un comportamiento al fuego diferente.

Con respecto al panel sándwich, además del núcleo de poliuretano es posible emplear un núcleo aislante de poliisocianurato. Este núcleo aislante es una variación de la espuma de poliuretano como consecuencia de una mayor cantidad de isocianato en los productos precursores para la formación de la espuma rígida de poliuretano. Este aumento de isocianato proporciona unas mayores prestaciones en el comportamiento al fuego. A pesar de este cambio, ambos tipos de núcleos aislantes son del mismo tipo tal y como se explica en la norma para el marcado CE de paneles sándwiches metálicos (UNE-EN 14509).

Este tipo de paneles está formado por un núcleo aislante (poliuretano o poliisocianurato) recubierto por ambos lados por una lámina fina metálica. Normalmente se emplea acero prelacado o recubrimientos plásticos, siendo también posible el uso de aluminio o cobre. La lámina metálica suele presentarse con unos espesores comprendidos entre 0,5 y 0,6 mm.

Paneles sándwich de Lana de Roca

El aislamiento con lana mineral puede presentar diferentes productos en función del uso que se precise. Ejemplos de esta gama de productos serían las coquillas con/sin revestimiento, los paneles con/sin revestimiento, la lana mineral desnuda y los paneles sándwich. Al igual que el aislamiento de poliuretano, cada tipo de producto presentará unas características específicas y por tanto un comportamiento al fuego diferente.

Centrándonos en el panel sándwich, éste está formado por un núcleo aislante de lana de roca recubierto por ambas caras por un adhesivo que servirá para unir una lámina fina metálica.

Con respecto a los recubrimientos metálicos, es aplicable todo lo indicado para el tipo de panel sándwich anterior.

Exigencias reglamentarias en España y Marcado CE

Los paneles sándwich metálicos disponen de una norma de producto para el marcado CE que es la UNE-EN 14509:2014 “Paneles sándwich aislantes autoportantes de doble cara metálica. Productos hechos en fábrica. Especificaciones”. No todos los paneles sándwich están cubiertos por esta norma. Un ejemplo sería los paneles con caras perforadas, los cuales están excluidos expresamente por dicha norma.

A día de hoy, es obligatorio el marcado CE de los paneles cubiertos por esta norma de acuerdo con la nueva versión del 2014, ya que el periodo de coexistencia con la versión anterior finalizó en agosto del 2015.

Es importante resaltar que el cumplimiento con el anexo ZA de la norma para el marcado CE de un producto no implica el cumplimiento con la legislación nacional. El marcado CE solamente indica que el producto cumple con los requisitos mínimos para circular por Europa libremente.

A nivel nacional, el Código Técnico de la Edificación (CTE DB SI) y el Reglamento de Seguridad contra Incendios en Establecimientos Industriales (RSCIEI) regulan el comportamiento frente al fuego que como mínimo deben cumplir los paneles sándwich para poder ser instalados en un determinado recinto.

Desde el punto de vista de reacción al fuego, en el CTE DB SI, la exigencias varían entre una euroclase B-s1,d0 hasta C-s2,d0 para recintos interiores y un rango comprendido entre B-s3,d2 y C-s3,d2 para exteriores. En el caso de cubiertas, se exige una clase Broof(t1). Por el contrario en el RSCIEI, es suficiente con disponer de una euroclase C-s3,d0.

Las clasificaciones habituales que presentan los paneles sándwich se muestran a continuación.

"Comportamiento al fuego de los paneles sándwich metálicos de núcleo aislante"

Tabla I. Euroclases habituales de los paneles sándwich metálicos

Como se puede apreciar en la tabla, ninguna de las euroclases habituales de los paneles sándwich presenta caída partículas inflamadas.

Para obtener las euroclases anteriores, los paneles sándwich tienen que ser ensayados y clasificados según los criterios mostrados en la norma de clasificación UNE-EN 13501-1:2007+A1:2010 “Clasificación en función del comportamiento frente al fuego de los productos de construcción y elementos para la edificación. Parte 1: Clasificación a partir de datos obtenidos en ensayos de reacción al fuego”.

Ensayos aplicables

Los paneles sándwich con núcleos de lana mineral deben ser ensayados de acuerdo a la norma UNE-EN 13823:2012 “Ensayo del SBI (Single Burning Item) y con la norma UNE-EN ISO 1716 “Ensayo de la bomba calorimétrica”.

Para el caso de los paneles de poliuretano, deben ensayarse de acuerdo a la norma UNE-EN 13823:2012 “Ensayo del SBI (Single Burning Item) y el ensayo según la norma UNE-EN ISO 11925-2:2011 (Ensayo del Pequeño Quemador).

Además, los paneles sándwich de lana mineral presentan un comportamiento de resistencia que proporciona a este tipo de paneles unas clasificaciones de hasta EI 240. De hecho, este tipo de paneles se emplean de manera frecuente como elementos compartimentadores. Algunos tipos de paneles sándwich de poliuretano pueden llegar a alcanzar clasificaciones de hasta EI 60.

A la hora de manejar los resultados y clasificaciones de ensayo de los paneles sándwich, hay que saber que éstos corresponden con el comportamiento de las muestras de ensayo de un producto, bajo unas condiciones particulares de ensayo y que por ello no pretenden constituir el único criterio de valoración del riesgo potencial de incendio que puede conllevar el uso de un panel.

Causas habituales de incendios en instalaciones con paneles sándwich

En el pasado, este elemento constructivo se ha visto involucrado en numerosos incendios sucedidos principalmente en la industria alimentaria. Esto ha sido debido a 3 factores principalmente:

  • Alta combustibilidad de los productos almacenados.
  • Los primeros diseños de paneles no disponían de clasificación de reacción al fuego
  • Mala concepción de la seguridad contra incendios.

Este tipo de incendios se caracterizan por no tener una incidencia muy alta pero cuando se producen ocasionan unas pérdidas económicas y materiales elevadas. Los focos más habituales de incendios en instalaciones donde se emplean paneles sándwich entre otros pueden ser los trabajos en calientes incontrolados, escombros en la base de los hornos, colillas desechadas en los almacenes de envasado, depósitos de aceite en filtros encendidos por una chispa, mantenimiento inadecuado de freidoras, equipamiento eléctrico dentro de zonas frigoríficas (área de iluminación, cables, cargador de baterías), cuadros de distribución de energía eléctrica, incendios intencionados, etc.

Consideraciones sobre su uso

El comportamiento frente al fuego de este tipo de productos no solamente depende del núcleo aislante, sino hay otros factores que afectan de manera muy significativa en el comportamiento de un panel en caso de incendio. Estos factores son el tipo de espuma empleada y su calidad, la homogeneidad del aislante dentro del panel (sin burbujas de aire), el tipo de junta practicada en el panel, el método de fijación y montaje, el espesor chapa metálica y la cantidad de adhesivo empleado (Solo paneles de lana mineral).

Además y con respecto al diseño de las instalaciones con paneles sándwich, los errores más habituales que suelen presentarse son la ausencia de sistemas de control de temperatura y evacuación de humos (SCTEH), ausencia de compartimentación (muros cortafuegos) o muros cortafuegos que no son efectivos por estar perforados sin el tratamiento adecuado; también ausencia de rociadores, grandes espacios sin muros cortafuegos, mala ejecución del equipamiento eléctrico, ensamblaje inapropiado de paneles y las sustituciones parciales de panel.

Comportamiento al fuego

En caso de incendio, los paneles sándwich primeramente experimentarán la liberación de gases en los extremos del panel. Si el incendio sigue progresando, la unión entre la chapa metálica y el material aislante se debilitará llegando a incluso a desprenderse si la chapa no está fijada correctamente. Este será un punto muy importante para ambos tipos de paneles, ya que una caída de la lámina metálica, podría afectar a los servicios de extinción. Este efecto será mucho más relevante en los puntos singulares del panel (esquinas, cumbreras, etc).

A medida que el incendio evoluciona, el poliuretano será afectado por el calor y las llamas. La evolución será mucho más rápida si en el interior del panel hubiera cavidades de aire, ya que éstas favorecerían la propagación del incendio al interior del panel. La superficie del poliuretano se irá carbonizando a medida que avanza el incendio. El grado de carbonización dependerá de la formulación de la espuma.

La fase en la que se podría intentar minimizar los efectos del incendio por parte de los servicios de extinción sería la fase pre-flashover. En dicha fase, se ha comprobado que ambos tipos de paneles cuando se exponen a temperaturas inferiores a 400ºC producen gases de pirolisis. El peligro potencial de formación una mezcla inflamable en la capa de humo se encuentra por encima del rango de temperatura a la que los servicios de extinción trabajan en un incendio.

La presencia de aditivos combustibles en paneles sándwich metálicos (sintéticos y lana mineral)  puede, en algunos casos, y sobre todo después del pre-flashover aumentar la intensidad del fuego.

Finalmente, la pérdida de masa real debido a la pirólisis de los núcleos sintéticos y los núcleos de lana mineral no difiere mucho hasta 300 ºC. La pérdida de masa de los paneles poliuretano es exponencial y comienza a perder una cantidad significativa de su masa alrededor de 300ºC, mientras que los paneles de poliisocianurato y lana de roca tienen una temperatura de pirólisis inferior y muestran una tendencia más lineal.

Conclusiones

  1. La seguridad contra incendios no se puede basar solamente en la clasificación de reacción al fuego. Se tienen que tener en cuenta las medidas protección activa y pasiva así como su correcto funcionamiento.
  2. El mantenimiento y revisión de los medios de protección activa y pasiva debe ser realizado por personal cualificado.
  3. Seguir siempre el procedimiento de fijación y montaje descrito en los informes de ensayo así como las indicaciones del fabricante. Si no se respetan las condiciones descritas en los informes de ensayo, clasificación y EXAP (Extended Applications), el panel no dispondrá de clasificación de fuego.

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