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Recubrimientos Intumescentes: Aislamiento Trmico para el Acero
Metal Actual
Foto: www.prweb.com
Hasta 180 minutos de proteccin.
El incremento de la temperatura, por efecto del fuego, implica
una gran reduccin en la capacidad resistente de las estructuras de
acero. Una de las maneras de evitar el colapso estructural es usar
pinturas intumescentes para conservar las edificaciones y sobre
todo proteger vidas.
La construccin con acero en Colombia cada da cobra mayor auge
gracias a las ventajas que ofrece este ma-terial1. Entre otras su
alta resistencia, ductilidad, solda-bilidad, homogeneidad en la
calidad y fiabilidad de la misma, adems el montaje es rpido y
requiere poca ins-peccin, la cual incluso se puede hacer a
posteriori (al contrario del hormign armado); en definitiva
construir con acero es eficiente y entrega grandes beneficios.
Sin embargo, como cualquier otro material el acero pre-senta
limitaciones, que no se deberan pasar por alto. Entre otras, es
importante recordar que pese a ser un material no combustible, al
permanecer expuesto a las altas temperaturas, el acero sufre gran
deterioro en sus propiedades mecnicas, lo cual conlleva a que las
estruc-turas colapsen a pocos minutos frente al fuego, si no cuenta
con la debida proteccin.
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INVESTIGACIN
Concretamente, el acero estructural colapsa al alcanzar los 538
C, segn ensayos realizados bajo la Norma NFPA 2512, despus de esta
tempera-tura crtica, el material pierde el 80 por ciento de su
resistencia; es decir, una estructura diseada y construi-da para
soportar cargas de una to-nelada (1.000 kg) al llegar a los 538 C,
solamente soportar 200 kg. De acuerdo a la curva tpica de un
in-cendio, esta temperatura se alcanza en cinco minutos y, en la
prctica, los colapsos se presentan entre los 10 y 15 minutos de
iniciado el incendio.
Afortunadamente, hay diversas so-luciones para proteger las
estructu-ras en caso de incendio; bsicamen-te, en la industria y
construccin se tipifican dos formas de proteccin: activa y pasiva.
La primera, hace re-ferencia a los dispositivos de detec-cin (humo,
temperatura, etc.) que accionan alarmas y ponen en fun-cionamiento
sistemas que combaten el fuego, como rociadores de agua, espumas o
gases, la efectividad de estos elementos radica en que per-miten
detectar y combatir desde el inicio el incendio.
La segunda, la pasiva, hace refe-rencia a elementos de
construccin que, por sus condiciones fsicas, as-lan la estructura
de un edificio de los efectos del fuego durante un determinado
tiempo. Lo componen principalmente elementos o pro-ductos como
pinturas, morteros de proyeccin y placas que se aplican a la
estructura portante (pilares, vi-gas, soportes, muros de carga,
falsos techos, forjados y cerramientos) del edificio, con el fin de
incrementar su resistencia al fuego o retardar la ac-cin de las
llamas.
Las soluciones diseadas para cubrir el acero, como es el caso
del yeso-cartn, estuco, maderas y morteros de yeso, tienen la
desventaja que son materiales muy pesados por metro li-neal y por
esto incrementan el peso, las dimensiones y el costo de la obra, as
mismo, limitan al diseador est-ticamente hablando. De igual forma,
el mortero promueve la acumulacin de suciedad, genera un mal
aspecto
esttico, tipo cementoso, y no permi-te acabados de calidad.
La industria tambin dispone de los recubrimientos llamados
intumes-centes, que son aplicados de manera similar a las pinturas
tradicionales y que cuentan con la propiedad de ex-pandirse, formar
espuma y crear una barrera, de entre 20 y 100 veces su volumen,
cuando se ven expuestos a altas temperaturas (incendios).
Durante dicha expansin, el recu-brimiento expele vapor de agua
lo cual, adems de la espuma, sirve de
barrera aislante y permite que los perfiles metlicos no lleguen
a la temperatura crtica de fluencia en un perodo de tiempo
definido, con el fin de reducir daos del material, ganar tiempo y
minimizar el riesgo de prdidas humanas.
En ltimas, a diferencia de los reves-timientos convencionales
con bajo punto de ignicin, que por accin trmica se calientan y
liberan gases combustibles favorecedores de las llamas, el objetivo
de pintura intu-mescente, es mantener la tempera-tura del acero por
debajo de los 538
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Proteccin pasiva contra fuegoProteccin Ventajas Desventajas
Recubrimientos Intumescentes
No incrementa el peso del edificio. De fcil aplicacin y
reparacin. Adherencia directa. Respeta la geometra y diseo
arquitectnico.
Su resistencia se limita hasta 120 o 180 minutos en el mejor de
los casos.
MorterosPueden resistir hasta 240
minutos. Su precio suele ser bajo.
Baja adherencia y flexibilidad. Deben ser refor-zados con
mallas. Difcil reparacin. Deben ser
protegidos contra la humedad y la carbonatacin como cualquier
elemento hidrulico. Sistema
extremadamente sucio en su aplicacin. Genera un mal aspecto
esttico, tipo cementoso, y
no permite acabados de calidad.
PlacasPuede resistir hasta 360
minutos. La instalacin es limpia
Precio alto. Requieren instaladores homologados y expertos.
Difcil reparacin.
Puntos dbiles: las uniones y los resquicios que se producen con
los movimientos del edificio. No
soportan el agua y la humedad.
La planificacin de la proteccin pasiva contra incendios es de
suma importancia tanto en el diseo como la construccin.
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C, tanto tiempo como sea posible, para que las personas puedan
aban-donar el edificio antes que se gene-re una situacin
irreversiblemente crtica. Existen formulaciones que pueden
controlar la temperatura del acero bajo el lmite de los 500 C hasta
por 180 minutos.
Comnmente, se confunde a las pin-turas intumescentes con las
pinturas ignfugas, pero estas son totalmente distintas. La
principal diferencia es que las pinturas ignfugas se utilizan para
proteger elementos inflama-bles, como la madera, formando una
pelcula sobre el material, aislndolo de las llamas y de producir
gases no inflamables que retardan la pirolisis del material. Por su
parte, las pin-turas intumescentes se aplican so-bre sustratos
incombustibles, como el acero, para evitar que alcance su
temperatura crtica. Una pintura ignifuga no forma llama al
carboni-zarse, por lo tanto no contribuye a la propagacin del
fuego, pero tam-poco brinda aislamiento trmico, lo cual si hace la
intumescente.
Caractersticas y AplicabilidadHay recubrimientos intumescentes a
base de agua y de base solvente, ambos presentan un aspecto lqui-do
blanco pastoso y permiten un acabado blanco mate, depende de muchos
factores la eleccin de uno o de otro, lo mejor es consultar con los
proveedores.
Estas pinturas contienen cuatro in-gredientes bsicos: un
aglomerante y tres componentes activos intu-mescentes. El
aglomerante es una resina termoplstica no converti-ble de un
determinado punto de fusin, y los componentes activos intumescentes
son: a) catalizador: normalmente polifosfato de amo-nio, que
reacciona liberando un agente deshidratante, cido fos-frico; b)
compuesto formador de residuo carbonoso: sustancia org-nica,
comnmente pentaeritritol, que se descompone por la accin
del cido liberado en la catlisis ori-ginando un residuo
carbonoso; y c) agente espumgeno: generalmente melanina.
El aislamiento se obtiene debido a que, con el calor, los
ingredientes activos reaccionan qumicamente entre s y desarrollan
la espuma car-bonosa protectora. La espuma for-ma una gruesa capa
de escoria, una especie de merengue, firmemente adherida al
sustrato, la cual acta como aislante trmico del acero. De esta
forma, se protege el material contra el acceso de oxgeno y la
pro-pagacin de las llamas.
Estas pelculas son fciles de aplicar y de remover, adems ofrecen
la posi-bilidad de aplicarse en estructuras ya instaladas. Tienen
un elevado efecto sobre la inflamabilidad, el cual es un fenmeno
superficial y no presentan consecuentemente incidencias sobre las
propiedades fisicomecnicas del sustrato.
El campo principal de las aplicacio-nes de los recubrimientos
intumes-centes son las estructuras portantes de edificios en funcin
de la confi-guracin y las caractersticas del mis-mo. Hay que tener
en cuenta que el diseo de la proteccin se establece
prioritariamente para salvar vidas, adems de conservar el
edificio.
Al respecto, el ingeniero Gerardo Ro-drguez Garzn, inspector de
recubri-mientos NACE nivel 3 y coordinador
de Lnea International Paint, de la Compaa Global de Pinturas
S.A., explica que: Las pinturas intumes-centes generalmente se
utilizan para requerimientos de resistencia bajos: R30, R60 o R90,
es decir: 30, 60 y 90 minutos respectivamente, tiempos en los que
la estructura estar prote-gida y no llegar la temperatura de
colapso.
Segn la necesidad de resistencia, el recubrimiento debe
aplicarse con mayor espesor, entre dos y tres ma-nos para R30,
cuatro y cinco manos R60 y ms de seis manos R90. Lo me-jor es
buscar asesora de los fabrican-tes y solicitar las tablas tcnicas
de aplicacin, las cuales deben incluir las especificaciones del
espesor del recubrimiento en micrones, tiem-po de secado entre
manos, dilucin recomendada, condiciones de apli-cacin, seguridad y
almacenamien-to del producto, entre otros. As mismo, es
indispensable conocer el rendimiento terico de la pintura (galn/m)
y el imprimante recomen-dado para proteger la estructura de la
corrosin.
El desempeo del recubrimiento in-tumescente es directamente
propor-cional a la preparacin de la super-ficie en la que va a ser
aplicado. En este sentido, la superficie debe estar libre de grasa,
aceite, polvo, sucie-dad o cualquier otro contaminan-te que pueda
evitar la unin de la pintura intumescente con el acero.
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Debe ser aplicada en lo posible con equipos de pintura
(pistolas) para controlar la velocidad y calidad del acaba-do.
Aunque, tambin es posible la aplicacin con brocha y rodillo.
La gran mayora de fabricantes elaboran sus pinturas para
emplearse directamente sobre el acero, pero para asegurar una
correcta proteccin del metal contra la co-rrosin, es recomendable
el empleo de un sistema anti-corrosivo como imprimante, con un
espesor mnimo de 35-45 m, ya que la corrosin puede causar el
despren-dimiento de la pelcula intumescente.
Una vez, aplicada las capas necesarias de la pintura
in-tumescente, el sustrato deber recibir el acabado final, el cual
depender de la ubicacin y el servicio de la es-tructura; por
ejemplo, si es a la intemperie se pueden aplicar barnices que
protejan el acero del agua y el sol. En otros casos, se pueden
aplicar pinturas base agua para dar color o un barniz protector
para evitar el des-gaste del intumescente. Es importante, mencionar
que no se deben aplicar pinturas epxicas, esmaltes sintti-cos,
leos, poliuretanos, pasta muros y otros de similares durezas como
acabado final sobre una pintura intumes-cente, ya que cuando estos
productos estn totalmente curados o secos, su rigidez impide o
retarda el efecto de intumescencia.
No se debe olvidar que la aplicacin de la pintura in-tumescente
debe ser realizada por personal calificado. Igualmente, para
garantizar la calidad de la ejecucin del recubrimiento es
indispensable una inspeccin com-pleta que abarque:
Calidad de los productos: es responsabilidad del fabri-cante
suministrar un producto ensayado en un laborato-rio acreditado de
acuerdo a la normativa vigente, faci-litar la ficha tcnica de
caractersticas donde se recogen los datos relevantes (volumen de
slidos, rendimiento terico, tiempo de secado) as como las
instrucciones de aplicacin y un certificado de calidad donde se
refleje el nmero de lote para su trazabilidad.
Calidad de la ejecucin en obra: corresponde al apli-cador del
sistema utilizar los productos de acuerdo a la especificacin,
cumpliendo estrictamente las condi-ciones de aplicacin, segn las
instrucciones del fabri-cante y en las condiciones definidas en el
informe del laboratorio.
Los precios y costos de los productos para la proteccin contra
el fuego varan mucho. Sin duda, entre los ms costosos se encuentran
las pinturas intumescentes; aun-que, conviene analizar el
costo-beneficio, pues con estos recubrimientos el constructor
reduce gastos en mano de obra y tiempos de ejecucin, ya que la
aplicacin de esta pintura es muy rpida, comparada con las dems
tecnologas.
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Preguntas y Respuestas Frecuentes
Qu duracin tiene el efecto intumescente? Depende del tipo y
espesor de las capas de la pintura aplicada. Puede llegar a los 60
/ 90 / 180 minutos, tiempo prudencial que permitir una adecuada
evacua-cin de los ocupantes de un edificio y la intervencin de los
bomberos.
Qu elementos de acero se pueden proteger? Slo deben protegerse
aquellos elementos de acero que son estructurales. En lminas
delgadas que forman parte de cerramientos (ej. galvanizado, zinc,
hojalata, etc) su aplicacin no es efectiva.
Cul es el espesor adecuado? El espesor a aplicar es una funcin
que depende del factor de masivi-dad de cada elemento a proteger y
del tiempo de retardo buscado y son distintos en cada fabricante.
El factor de masividad es el cociente entre el permetro del perfil
expuesto al fuego y el rea de la seccin transversal del perfil.
Cul es el espesor mximo? Si bien es posible aplicar altos
espesores de recubrimientos intumescen-tes, en condiciones de
incendio esto perjudicara la efectividad de la proteccin contra el
fuego porque, al expandirse la pintura, esta caera por su propio
peso.
Cul es la vida til de estos recubrimientos? En Europa se
garantizan entre 7 y 10 aos cumpliendo con ciertas condiciones de
instalacin, lo que implica que peridicamente se deben revisar, por
conside-rarse un producto de seguridad y perecedero. Dado que esta
durabilidad es muy inferior a la vida til del elemento estructural
al que protege, es necesario revisarlas anualmente y darles
mantenimiento con los mismos requisitos y calidad de la pintura
especificada inicialmente en la obra, considerndose el espesor en
condiciones de pintura seca.
Se pueden aplicar sobre materiales distintos al acero
estructural? No debe utilizarse sobre otros ma-teriales (ej. placas
de yeso, cartn, fibrocementos, maderas, hormign, cables elctricos).
No se lograr la resistencia al fuego del sustrato de acuerdo a
ensayos realizados para elementos estructurales metlicos.Fuente:
www.lea.com.ar
Para Tener en Cuenta Los expertos, Antonio Lpez, direc-tor de
Asistencia Tcnica de Barnices Valentine (Espaa) y Freddy Pita,
gerente de Exportaciones de la mis-ma empresa, aseguran que antes
de aplicar cualquier medida, entre ellas las pinturas
intumescentes, para prevenir y contrarrestar el efecto del fuego en
las estructuras metlicas, es fundamental que los profesiona-les
lleven a cabo un riguroso progra-ma seguridad contra incendios
(Fire Safety Engineering), el cual permite demostrar con precisin
si la estruc-tura de acero requiere o no requiere revestimiento y,
si es utilizado, cmo minimizar su costo.
Generalmente, las medidas de pre-vencin y de proteccin
involucran el control de las potenciales fuentes de ignicin y de la
velocidad de pro-pagacin del frente de fuego, la in-clusin en el
diseo de medidas acti-vas (sistemas de deteccin y alarma, elementos
para combatir el fuego, dispositivos de seguridad personal, etc.) y
pasivas de proteccin (diseo
arquitectnico y estructural, empleo de pinturas ignifugas,
etc.).
Los mejores mtodos para proteger una estructura suelen combinar
pro-teccin pasiva y activa. El ingeniero responsable del diseo debe
evaluar las necesidades propias de cada edi-ficio segn el uso que
se le dar, una mezcla eficaz de elementos de pro-teccin activa,
junto a una protec-cin pasiva bien diseada, puede sal-var bienes
materiales y muchas vidas.
Normatividad Con relacin a la normatividad, Esta-dos Unidos y
los pases europeos lle-van muchos aos trabajando en este tema y
tienen normas muy estrictas. Los estadounidenses han estableci-do
reglas para la proteccin de las edificaciones contra el fuego: ASTM
E119, UL 263 y la NFPA 251, aunque es interesante sealar que el
proce-dimiento de ensayo de todas ellas son muy similares y
difieren princi-palmente en el organismo que las ha publicado.
Europa ha unificado todas las nor-mativas individuales de los
pases que integran la Unin Europea, y ha realizado una norma de
obligatorio cumplimiento: UNE ENV 13381/8.
Los primeros pases de Amrica Lati-na que realizaron normativas
fueron Brasil, para la ciudad de Sao Paulo y Chile: Norma Chilena
Nch 935/1-Of.97. Hace un par de aos, Mxico aprob la norma NMX C
307/1 ON-NCCE 2009, Resistencia al fuego de elementos y
componentes.
En Colombia, aunque hay empresas que distribuyen este tipo de
pintu-ras, el conocimiento del material, caractersticas, aplicacin
y formas de uso genera muchas dudas y con-fusiones, tanto de parte
de los pro-fesionales de la construccin como de los entes
reguladores.
Por ahora, la normatividad est re-gida por el Libro Rojo del
Cdigo
Acero y Hormign
En el Congreso Latinoamericano de Siderurgia, ILAFA-50, en 2009,
el profesor Jos Luis Torero, Decano de la Facultad de Ingeniera, y
profesor de Ingeniera de Seguridad contra Incendios de la
Universidad de Edimburgo, Gran Bretaa, asegur que:
La diferencia fundamental entre del acero respecto al hormign
frente a un incendio, es simplemente que el metal abre la
posibilidad de calcular y controlar con precisin el comportamiento
de la construccin en circunstancias extremas del fuego, as los
ingenieros y arquitectos pueden darle resistencia y aprovechar
todas las potencialidades de las estructuras.
Lo que da el hormign es resistencia, ya que con su inercia
trmica protege al acero, dando un tiempo adicional. Pero, en
contraposicin, su gran limitante es el alto margen de error, pues
es muy difcil conocer cmo se comportar frente a las llamas. No se
puede disear con el hormign y en consecuencia lo nico que se puede
hacer con l es proteger al acero. Entonces, el hormign representa
grandes mrgenes de error mientras que el acero encarna la
posibilidad de optimizar, disear, utilizar la capacidad y los
conocimientos de los ingenieros.
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Colombiano de Construccin, y el Reglamento Colom-biano de
Construccin Sismo-resistente NSR10, Titulo J, que impone el
cumplimiento de una serie de exigencias en el diseo, construccin y
mantenimiento de edifica-ciones y que ordena que toda edificacin
deber cumplir con los requisitos mnimos de proteccin contra
incen-dios establecidos en las normas nacionales.
Especficamente, con relacin al acero estructural indica que las
estructuras sin ninguna proteccin contra fuego de ms de 15 minutos,
slo son apropiados para uso en edificaciones o recintos que no
requieren de proteccin contra el fuego. Para resistencias mayores
el acero debe proveerse con productos adheridos para su proteccin,
como las pinturas intumescentes.
Citas
1) Para ms informacin sobre la construccin metlica en Colombia
consultar el artculo: Construccin Metlica, Progreso Inminente
publicado en la edicin de Metal Actual, nmero 24. Mayo - julio de
2010. Pginas 26 a la 31.
2) (National Fire Protection Association) consulte la norma NFPA
251: Standard Methods of Tests of Fire Resistance of Building
Construction and Material donde podr hallar informacin sobre usos,
aplicaciones y respuestas de las pinturas intumescentes.
www.nfpa.org
Fuentes
Gerardo Rodrguez Garzn. Ingeniero, inspector de recubrimientos
NACE nivel 3. Coordinador de Lnea International Paint. Compaa
Global de Pinturas. [email protected]
Freddy Pita. Gerente de Exportaciones de Barnices Valentine
(Espaa). [email protected]
Antonio Lpez. Director de Asistencia Tcnica de Barnices
Valentine (Espaa). [email protected]
Los recubrimientos intumescentes se pueden aplicar antes de la
instalacin o una vez este armada la estructura portante.
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