Manual TK-SPVE. Sobrepresión en vías de evacuación
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Descripción

Esta guía contiene los siguientes apartados:

• Descripción del ejemplo
• Primeros pasos en el capítulo TK-Edificio
• Sincronización entre capítulos
• Datos generales en el capítulo TK-SPVE. Clasificación de los sistemas
• Propiedades de los elementos en el capítulo TK-SPVE
• Cálculos
• Resultados

Descripción del ejemplo

Una de las opciones para proteger de humos las escaleras son los sistemas de presurización de escaleras, que se encuentran dentro de los sistemas sectorización y control de humos (UNE-EN 12101).

Se diseñarán para mantener condiciones soportables (libres de humos) en los espacios protegidos para evacuación de personas en los edificios en caso de incendio y facilitar a los bomberos la lucha contra el incendio.

El propósito principal de este ejemplo es, utilizando el capítulo TK-SPVE, determinar los caudales máximo y mínimo a aportar en los sistemas de presión diferencial.

El cálculo también incluye determinar el área mínima de paso de aire en la compuerta motorizada de descarga de sobrepresión y las fuerzas de apertura de las puertas en vías de evacuación.

El ejemplo que vamos a utilizar de referencia es un edificio de uso administrativo, con dos plantas bajo rasante de uso aparcamiento y 7 plantas sobre rasante de uso oficinas (baja + 6). Cuenta con una escalera de evacuación ascendente especialmente protegida con sobrepresión y una escalera de evacuación descendente protegida con sobrepresión. El edificio cuenta también con un ascensor que recorre todas las plantas.

El proyecto que se utilizará de base para esta guía se encuentra en: ..\TeKton3D\ModSPVE\Ejemplo TK-SPVE.tk

 

Otras características del edificio a tener en cuenta durante la definición del edificio son:

• Altura de las plantas: 2,50 m.
• Todos los cerramientos verticales del edificio son paredes que separan de otros espacios.
• Dimensiones de los espacios de escaleras en todas las plantas: 6,30 m x 2 m.
• Dimensiones de los espacios de vestíbulos en las dos plantas bajo rasante: 2,50 m x 2 m.
• Dimensiones del pozo de ascensor: 2 m x 2 m (son las dimensiones que deben tener los espacios que componen la totalidad del ascensor).
• Dimensiones de las puertas de paso: 2,05 m x 0,85 m.
• Dimensiones de las puertas de ascensor: 2,05 m x 1,20 m.

Además de estas características, de cara al capítulo de sobrepresión en vías de evacuación, hay que tener en cuenta estos otros datos:

• Todas las puertas son de una hoja con sentido de apertura hacia el interior del recinto protegido.
• La puerta de salida final, ubicada en la planta baja, tiene el sentido de apertura hacia el exterior de la escalera.
• Las dimensiones del hueco de la maquinaria del ascensor situado en el interior del pozo: 0,50 m².

Primeros pasos en el capítulo TK-Edificio

El módulo TK-SPVE desarrolla su cálculo (UNE-EN 12101-6) en un capítulo propio, pero a partir de unos elementos mínimos que se deben insertar en el capítulo TK-Edificio. Para conocer más sobre cómo añadir los elementos del menú Insertar, puede seguir los pasos establecidos en el documento Definir edificio.

En el capítulo TK-Edificio se necesitarán como mínimo los siguientes elementos:

• Definir una estructura de Plantas (menú Insertar), con la que luego poder obtener los detalles de Distribución en planta de cada espacio protegido y sus características. Las Plantas también se utilizan para ayudar a visualizar los elementos del entorno gráfico 3D.
• Crear los Espacios del edificio (menú Insertar). Los espacios pueden ser sólo los necesarios para disponer los sistemas de presurización o todos los del edificio, ya que el capítulo TK-SPVE sincronizará solo los que tengan por Actividad (propiedad del espacio) una de estas:
  • Escaleras.
  • Vestíbulo de independencia.
  • Ascensor.
  • Pasillos.
  • Áreas de circulación.
• Y cambiar la propiedad Actividad a algunas de las anteriores:
• 



• Además se debe asegurar que los cerramientos tienen una correcta separación con otros espacios. Es un error habitual encontrar cerramientos que tienen forzado separación al aire exterior y eso impide que reconozca la puerta. En otros casos, ocurre lo mismo pero la separación entre las caras de los espacios es mayor a la Distancia de alcance para la localización de los cerramientos (opción del menú Datos/Generales.../Opciones por defecto).

• Definir cerramientos y huecos. La geometría de las ventanas y puertas de estos espacios es fundamental para determinar el caudal necesario en los sistemas de presurización.

Cuando se tengan los elementos mínimos, se podrá crear el capítulo nuevo TK-SPVE a través de la opción del menú Datos/Nuevo capítulo/Sobrepresión en vías de evacuación.

Sincronización entre capítulos

Al crear un nuevo capítulo de Sobrepresión en vías de evacuación, el programa sincroniza aquellos espacios y huecos que interesan para los cálculos de este tipo de instalaciones. El programa sabrá si debe sincronizar, o no, un espacio dependiendo de la Actividad que se le haya asignado al mismo dentro del capítulo TK-Edificio. Además de los espacios propiamente dichos, el programa también sincroniza las puertas y ventanas que tenga en su perímetro.

Antes de repasar los datos generales del capítulo TK-SPVE y las propiedades de los elementos sincronizados (ya que en este capítulo no se insertar ninguno), vamos a comprobar que todo se ha definido correctamente en el capítulo TK-Edificio. Para ello, nos podemos ayudar de la información del panel Comprobar.

En principio, el programa detecta automáticamente (según el tipo de espacios sincronizados) dos sistemas de presurización independientes (caja de escalera y vestíbulos) y un pozo de ascensor (que no se presuriza).

El módulo TK-SPVE, es capaz de detectar los diferentes sistemas de diferencial de presión y calcular los caudales de diferencia de presión y de flujo de aire que determina la capacidad del ventilador a partir de los datos mínimos del capítulo TK-Edificio.

Si seleccionamos algunos de los sistemas o el pozo del ascensor en el panel Comprobar, se seleccionarán todos los espacios que lo forman en el entorno 3D. de esta manera se puede comprobar rápidamente si hubiese algún error. También se puede observar que cada grupo se diferencia por un color que se puede editar en el menú Herramientas/Opciones.../Representación 3D.

Si hubiese algún elemento sin sincronizar, tendríamos que hacer los cambios pertinentes en el capítulo TK-Edificio para que se pudiese sincronizar correctamente (ver el apartado Primeros pasos en el capítulo TK-Edificio).

Si se quisiera cambiar de grupo alguno de los espacios, tendríamos que hacerlo desde las Propiedades del espacio en el capítulo TK-SPVE y crear un nuevo grupo, seleccionar otro Sistema de diferencial de presión, otro Pozo de ascensor o Ninguna de esas opciones.

Datos generales en el capítulo TK-SPVE. Clasificación de los sistemas

Una vez dentro del capítulo TK-SPVE, y comprobado los elementos sincronizados y su agrupación, puede acceder a la opción de menú Datos/Generales... para definir los parámetros generales del proyecto y la clasificación del sistema.

Clasificación de sistemas presurizados

Un primer paso sería acceder a la solapa Clasificación de sistemas presurizados para clasificar el sistema y conocer así los criterios de cálculo que se aplicarán.

En el ejemplo que estamos realizando, seleccionaremos la opción: Clase C. 

La norma UNE-EN 12101-6 exige para estos sistemas el cálculo de tres supuestos:

• Criterio de puertas cerradas 1: con todas las puertas cerradas, se calcula el caudal necesario para que la diferencia de presión a ambos lados de una puerta cerrada entre el espacio presurizado y el área de alojamiento no sea inferior a 50 Pa. Si se encuentra un vestíbulo de independencia entre la escalera y el área de alojamiento, la diferencia de presión no será inferior a 45 Pa.
• Criterio de puertas cerradas 2: se considera solo una puerta abierta, la puerta final de salida de evacuación, y se calcula el caudal necesario para que la diferencia de presión a ambos lados de una puerta cerrada entre el espacio presurizado y el área de alojamiento no sea inferior a 10 Pa.
• Criterio de puertas abiertas: con solo una puerta abierta, que sea entre un espacio presurizado y el área de alojamiento, se calcula el caudal necesario para que la velocidad de paso de aire por la puerta no sea inferior a 0,75 m/s.

Vamos a repasar otras opciones de los datos generales.

Opciones por defecto

En esta pestaña se establecen características generales de las paredes, ventanas y puertas, objetos del cálculo (propiedades que no se han podido sincronizar del capítulo TK-Edificio). Más tarde se podrán especificar otros valores en las propiedades de cada uno, en caso necesario.

La Estanqueidad de las paredes de un espacio, determinará la relación del área de fuga A_LW/A_Wall según las tablas A.5 y A.6 de la norma UNE-EN 12101-6. Las opciones de estanqueidad son:

• Estanca.
• Media.
• Permeable.
• Muy permeable.

En las Propiedades de los espacios se podrá Forzar el grado de estanqueidad para las paredes de manera específica si es diferente de la opción general. Para nuestro ejemplo, seleccionaremos la opción Estanca.

Para las Ventanas en las vías de evacuación se deberá seleccionar el Tipo de abertura y en número de Hojas de forma global para todos los casos. Ya que, en las Propiedades de cada ventana, se podrá especificar otros valores. En nuestro ejemplo no hay ventanas, por lo que no se tendrá en cuenta.

Para las Puertas en las vías de evacuación activaremos la opción Detectar automáticamente las salidas finales de evacuación. El criterio para considerar una salida final es toda puerta situada en planta baja (la primera planta sobre rasante) que comunica un espacio con el exterior, es decir, no existe ningún espacio situado al otro lado de la puerta. Cualquier otra consideración de salida final deberá ser forzada manualmente en la puerta correspondiente.

Si el valor es cero de la Fuerza a ejercer en el tirador de la puerta, para vencer la resistencia inherente de la misma a abrirse y sin que se le aplique una presión diferencial (Fdc), se entiende que no se conoce dicha fuerza y se aplica la diferencia de presión máxima en la fórmula tal como indica el apartado A.6.1 de la norma UNE-EN 12101-6.

El resto de valores los dejamos, por defecto, como están.

En nuestro caso, dejamos esta configuración y pasamos a repasar las propiedades de los elementos sincronizados.

Propiedades de los elementos en el capítulo TK-SPVE

En este apartado se va a repasar las propiedades de cada elemento sincronizado.

Propiedades de los espacios

Para empezar, las propiedades de los espacios, Referencia y Actividad, son datos sincronizados del capítulo TK-Edificio (y es ahí donde se podrían modificar).

Como hemos comentado anteriormente, vamos a mantener los Sistemas de presión diferencial. En el caso de querer hacer una modificación se debería hacer en ese campo.

Otra opción que se podría especificar es el Grado de estanqueidad de las paredes del espacio, que según los datos generales habíamos puesto como Estanco. Se deja este valor en todos los casos.

El programa determinará de los espacios a presurizar:

• Las dimensiones geométricas da las caras que forman los espacios.
• El número de puertas y dimensiones (ancho y alto).
• Los usos de los espacios contiguos a cada cara de los espacios.

Propiedades de las puertas

El programa, según usos de los espacios de cálculo, puede establecer el sentido de evacuación desde área de alojamiento hasta la puerta de salida final. Es decir, abre hacia el interior del espacio que forma parte de la vía de evacuación, salvo la salida final que abre hacia fuera del espacio. Por lo que se deja por defecto en la opción Detectar automáticamente.

El Número de hojas de la puerta también se calcula de forma automática, en función del ancho de la puerta y el Ancho máximo de una hoja de puerta fijado en el menú Datos/Generales../Opciones por defecto. Si es mayor que el máximo, entonces se deduce que tiene dos hojas. Por lo que se deja por defecto en la opción Detectar automáticamente.

Por defecto, el programa determina de forma automática el tipo de puerta y con qué tipo de espacio comunica. El tipo de puerta puede ser:

• Puerta de ascensor (se detecta automáticamente);
• Puerta situada en vías de evacuación, se determinará cuando los espacios en ambos lados son escalera, vestíbulos o pasillos (se detecta automáticamente);
• Puerta de salida final, se determinará cuando no hay más espacios al otro lado (puede ser forzado por el usuario);
• Puerta que comunica con área de alojamiento, se determinará para el resto de puertas (puede ser forzado por el usuario);
• Puerta que comunica con área directa a espacio presurizado con extracción mecánica, se determinará cuando el espacio contiguo es del tipo aseos (puede ser forzado por el usuario).

Si la puerta comunica con un área de alojamiento (zona con posibilidad de producirse un incendio), se habilita la opción: Con extracción mecánica que anula al caudal a aportar. Si se fuerza o activa, significa que en el área de alojamiento (por ejemplo, en caso de aparcamiento) se dispone de un sistema de extracción mecánica con un caudal superior al que sale de la puerta abierta de la vía de evacuación. En ese caso, no es necesario el cálculo de área de escape de aire por planta y el cálculo de presión en el área de alojamiento es nulo.

En nuestro ejemplo, solo forzaremos las puertas de los vestíbulos de independencia que dan al aparcamiento (área de alojamiento) como Puertas que comunican con área de alojamiento con extracción mecánica que anula al caudal a aportar, ya que la Puerta de salida final se detectará automáticamente (según lo configuramos en el menú Datos/Generales.../Opciones por defecto).

Propiedades de las ventanas

Aunque en este ejemplo no hay ventanas, el programa aplicarías la configuración general a todas ellas según como lo configuramos en el menú Datos/Generales.../Opciones por defecto).

No obstante, si hubiese alguna diferencia se podría modificar en las Propiedades de cada ventana:

• Tipo de ventana: Oscilante sin burlete, Oscilante con burlete o Deslizante.
• Número de hojas.
• Perímetro de las hojas (que el programa calcula de forma automática).

Cálculos

El cálculo de la sobrepresión de las vías de evacuación está basado en el documento Sistema de presión diferencial conforme a la norma UNE-EN 12101-6:2006.

En un primer paso del proceso de cálculo, el programa:

• Interpreta los accesos de las puertas.
• Interpreta los sentidos de giros de las puertas.
• Interpreta los diferentes espacios presurizados.
• Y aplica los criterios de cálculo según el Sistema de presurización seleccionado (en este caso, Clase C).

El programa determinará los siguientes casos:

• Definirá las vías de fugas paralelas, en serie y mixtas con puertas cerradas.
• Estimará las fugas a través de puertas, ventanas, cerramientos...
• Calculará el caudal de aire para los criterios de puertas cerradas (sobrepresión).
• Calculará el caudal de aire para los criterios de puertas abiertas (flujo de aire).
• Mayorará el caudal más desfavorable.
• Determinar el área de paso de emisión de aire, APV.
• Determinar la fuerza de apertura de la puerta, P (si no está definida en el menú Datos/Generales...) y comprobará el par máximo para aperturas de las puertas.

Al final del proceso de cálculo se recoge:

• Un resumen de caudales por cada sistema de presión diferencial (en nuestro ejemplo, Caja de escalera 1 y Vestíbulo de caja de escalera 1) indicando la capacidad del ventilador (caudal máximo) en cada caso.
• El resultado del área de paso mínimo de emisión de aire por cada sistema de presión diferencial (en nuestro ejemplo, Caja de escalera 1 y Vestíbulo de caja de escalera 1).
• El resultado del cálculo o justificación de las fuerzas de aperturas de las puertas para cada sistema de presión diferencial (en nuestro ejemplo, Caja de escalera 1 y Vestíbulo de caja de escalera 1).

En el siguiente apartado veremos cómo consultar y obtener los resultados completos.

Resultados

Aunque ya hemos comentados algunas de las opciones para ver los resultados después del cálculo, en los siguientes apartados se explican algunas de las opciones para obtener resultados de los cálculos:

• Proceso de cálculo (ver apartado Cálculos para más detalles).
• Al Calcular (opción del menú Calcular), aparece un cuadro de diálogo con toda la información pormenorizada de los cálculos realizados. Informe que se puede guardar con el botón Guardar informe.
• Al final del proceso aparece un apartado resumen con los caudales de aire para cada sistema (o ventilador) y criterio de cálculo, con lo que rápidamente se puede comprobar cuál es el caudal del ventilador para cada sistema y el criterio que lo determina.
• Además, aparecen más apartados con los cálculos de las áreas de paso de emisión de aire y de las fuerzas de apertura de las puertas de las vías de evacuación que puedan verse afectadas por los sistemas de ventilación.
• Panel Comprobar.
• En este panel, además de poder comprobar qué espacios forman cada sistema de presión diferencial, se pueden ver los máximos caudales para cada criterio y el tamaño del área de apertura.
• También se puede ver qué puertas cumplen la comprobación de la fuerza de apertura, y cuáles no.
• Etiquetas informativas (menú Resultados).
• Al activar esta opción y poner el cursor sobre algún elemento, se mostrará el nombre en una ventana flotante.
• Listado (menú Resultados).
• Estos son los listados que aportarán información más completa del porqué se han obtenidos los resultados antes vistos:
  • Descripción de las vías de evacuación: En este apartado se exponen los datos de partida para el posterior cálculo. Nos puede ayuda a comprobar de un vistazo que está todo definido correctamente.
  • Clasificación: Explica el sistema de presión diferencial, seleccionado en el menú Datos/Generales..., y sus criterios de aplicación.
  • Cálculo del caudal a puertas cerradas: Explica las ecuaciones y parámetros tenidos en cuenta para los cálculos de los caudales para el criterio de puertas cerradas, además de detallar los resultados para cada caso.
  • Cálculo del caudal a puertas abiertas: Explica las ecuaciones y parámetros tenidos en cuenta para los cálculos de los caudales para el criterio de puertas abiertas, además de detallar los resultados para cada caso.
  • Resumen de caudales: En este apartado se recoge en una tabla los caudales característicos empleados para determinar la capacidad del ventilador en cada caso (parecida a la información del panel Comprobar tras el proceso de cálculo).
  • Área de paso de emisión de aire: En este aparado se explica y calcula el área de paso del aire suficiente para evitar la sobrepresión y, por tanto, garantizar la que la fuerza de apertura de la puerta no supere el valor especificado.

  • El Área de paso por emisión de aire sólo hace falta cuando la cantidad de aire necesaria para garantizar el caudal de aire requerido a través de una puerta abierta hacia la zona de incendio es mayor que el flujo de aire a aportar a una escalera o a un vestíbulo (Qf > QP). En caso contrario, el área sería negativa y no se considera necesaria esa superficie.

  • Fuerzas de apertura de puerta: La fuerza de apertura de la puerta no puede superar el valor especificado de 100,00 N. En este apartado se explica y comprueba para todas las puertas que lo necesiten.
• Memoria: El contenido de los Listados se puede copiar (teclas Ctrl+C), en su totalidad o en parte, y pegar (teclas Ctrl+V) en un procesador de texto para terminar de ajustar la memoria del proyecto.
• Detalles de distribución en planta (menú Resultados/Detalles).
• De los detalles que se pueden obtener, el de Distribución en planta es el más importante y puede llevar los siguientes Contenidos:
  • Plano asociado a la Planta o que se extrae de la parte visible del archivo IFC (en su caso).
  • Espacios presurizados y ascensores.
  • Resto de áreas.
  • Puertas, indicado su sentido. Con lo que se podrá comprobar si el programa ha detectado correctamente el sentido de la evacuación o hay que forzar algún sentido en las propiedades de una puerta.
  • Acotación.
  • Rotulación, que se puede rotular con punteros activando la opción correspondiente.
  • Título y escala.
  • Usuario: capa creada de forma automática para que se pueda añadir más información al detalle.
• Los detalles de podrán imprimir o exportar como archivos DWG o PDF.
• Planos (menú Resultados): A través de los planos se puede definir el formato y el cajetín sobre los que se podrán poner (pinchando y arrastrando) los detalles que se quieran para luego imprimir o exportar como archivos DWG o PDF.
• Mediciones: En este capítulo no hay elementos a tener en cuenta en mediciones, por lo que no hay listado al respecto, ni contenidos al utilizar la opción del menú Archivo/Exportar/Exportar Mediciones BC3.

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