ES2901923T3 - Estructura resistente al fuego - Google Patents
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Abstract
Pared cortafuego que tiene una estructura resistente al fuego (10), comprendiendo la estructura resistente al fuego: una pluralidad de unidades de armazón (12) metálicas modulares unidas entre sí para formar una subestructura de la pared cortafuego; en la que cada unidad de armazón (12) metálica tiene una cara delantera y una cara posterior, en la que, además, cada unidad de armazón (12) metálica es de forma cuadrada o rectangular, con el fin de definir una cara extrema superior y una cara extrema inferior; una pluralidad de paneles (14a, 14b) resistentes al fuego, dispuestos para revestir la subestructura de la pared cortafuego, en la que la cara delantera de cada unidad de armazón (12) metálica está cubierta por un respectivo panel resistente al fuego de dicha pluralidad de paneles (14a, 14b) resistentes al fuego, con el fin de proporcionar una cara de la subestructura de la pared cortafuego orientada hacia el fuego, y la cara posterior de cada unidad de armazón (12) metálica está cubierta por un respectivo panel resistente al fuego de dicha pluralidad de paneles (14a, 14b) resistentes al fuego, o un panel no resistente al fuego, para formar una zona hueca (40) entre dicha cara delantera y dicha cara posterior; en la que la pared cortafuego comprende una primera unidad de armazón (12) metálica de dicha pluralidad de unidades de armazón (12) metálicas modulares, y una segunda unidad de armazón (12) metálica de dicha pluralidad de unidades de armazón (12) metálicas modulares; en la que la cara extrema inferior de la primera unidad de armazón (12) metálica está dispuesta adyacente a la cara extrema superior de la segunda unidad de armazón (12) metálica, de tal manera que la primera y segunda unidades de armazón (12) metálicas están dispuestas una encima de la otra, con la primera unidad de armazón (12) metálica en la parte superior; caracterizada por que: la pared cortafuego comprende una junta (18) posicionada entre la cara extrema inferior de dicha primera unidad de armazón (12) metálica y la cara extrema superior de dicha segunda unidad de armazón (12) metálica, para retrasar la transferencia de calor de la unidad de armazón (12) metálica inferior a la unidad de armazón (12) metálica superior, en la que la junta (18) está configurada para cubrir la cara extrema respectiva de dicha primera y segunda unidades de armazón (12) metálicas.
Description
DESCRIPCIÓN
Estructura resistente al fuego
SECTOR DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a una estructura resistente al fuego, en concreto, a una pared cortafuego y/o a un techo resistente al fuego, a un kit de piezas para formar una estructura resistente al fuego, a una puerta cortafuego y/o a un procedimiento de montaje y/o modificación de una estructura resistente al fuego.
ESTADO DE LA TÉCNICA ANTERIOR
En muchos edificios se requieren estructuras resistentes al fuego, tales como paredes cortafuego y techos resistentes al fuego para limitar la propagación del fuego. En general, existen dos tipos de paredes cortafuego; paredes cortafuego de hormigón y paredes cortafuego compuestas. Se pueden encontrar paredes cortafuego de hormigón, por ejemplo, en una central nuclear. Las paredes cortafuego compuestas incluyen, en general, un material aislante intercalado entre dos capas de revestimiento. Para construir una pared cortafuego se necesitan estructuras de acero, por ejemplo, vigas de acero, para soportar la pared cortafuego. En el ejemplo de una pared cortafuego compuesta, el revestimiento está clavado en la estructura de acero. El estándar de fuego requerido depende del entorno en el que se utilice la pared cortafuego, pero, por ejemplo, en una central nuclear es probable que la pared cortafuego deba resistir la transferencia de calor a través de la pared (hasta un máximo de 181 °C) durante 3 horas. Actualmente, las paredes cortafuego y/o los techos resistentes al fuego se construyen como estructuras permanentes y, por lo tanto, no están diseñados para ser adaptables. No obstante, en ocasiones puede ser deseable modificar una pared cortafuego, por ejemplo, para pasar un conducto para cableado o tuberías a través de la pared, o para crear un espacio para colgar una puerta contrafuego. Las paredes cortafuego convencionales son difíciles de modificar, ya sea debido a que la modificación requiere quitar el hormigón de la pared o cortar el revestimiento, quitar el aislamiento y garantizar que las modificaciones no causen fugas de calor, lo que puede ser difícil.
Además, el requisito de una estructura de acero específica significa que puede ser difícil levantar una pared cortafuego en un edificio ya construido, sin que se lleve a cabo un trabajo de construcción sustancial. Ejemplos de estructuras resistentes al fuego conocidas se dan a conocer en las Patentes EP2434068, US2009/044480, WO95/00723, GB2245621 y JPH10237996.
CARACTERÍSTICAS DE LA INVENCIÓN
La presente invención tiene como objetivo abordar uno o varios problemas asociados con la técnica anterior.
La invención da a conocer una pared cortafuego, según la reivindicación 1.
La utilización de un sistema modular (es decir, de una pluralidad de unidades de armazón unidas entre sí) para formar una estructura de armazón para la pared cortafuego o el techo resistente al fuego proporciona una mayor flexibilidad en comparación con las paredes cortafuego de la técnica anterior. Por ejemplo, el sistema modular permite al usuario quitar una o varias de las unidades de armazón y los paneles resistentes al fuego asociados, para añadir una puerta a una pared cortafuego o proporcionar un conducto para cables, alambres o tuberías a través de la pared cortafuego o del techo resistente al fuego.
El término “orientado hacia el fuego” debe ser interpretado con el significado del lado de la “amenaza” de la estructura resistente al fuego, o delante de la zona a proteger de los efectos del fuego. Se comprenderá que, para algunas realizaciones y aplicaciones, la estructura resistente al fuego puede ser colocada entre dos zonas de “amenaza” potenciales y, por lo tanto, puede requerir dos caras orientadas hacia el fuego, por ejemplo, con la parte delantera y posterior de la subestructura equipada con uno o varios de dichos paneles resistentes al fuego.
Mediante la utilización de paneles resistentes al fuego para revestir y cubrir con ellos la cara o caras orientadas hacia el fuego de la subestructura, las unidades de armazón están protegidas de hecho de los efectos directos de un incendio, lo que significa que se reduce el riesgo de sobrecalentamiento de las unidades de armazón (en comparación con la técnica anterior, en la que es común proporcionar paneles o material resistente al fuego en el interior de una estructura resistente al fuego). Por lo tanto, también se reduce el riesgo de arqueamiento de la estructura resistente al fuego, lo que ayuda a evitar o mitigar cargas en el perímetro de la estructura resistente al fuego. La estructura resistente al fuego puede formar una pared divisoria en un edificio, por ejemplo, que se extiende entre el suelo y el techo del edificio.
Cada unidad de armazón define un espacio vacío detrás del panel o paneles resistentes al fuego. Por lo tanto, si las unidades de armazón están revestidas en la parte delantera y posterior, se forma una zona hueca entre las caras delantera y posterior de cada unidad de armazón. A diferencia de las paredes cortafuego de la técnica anterior, no está dispuesto ningún material aislante en la zona hueca en las realizaciones a modo de ejemplo. Esto tiene varias
ventajas, tales como facilitar el proceso de montaje y facilitar la modificación de la estructura resistente al fuego. Además, en los casos en los que los conductores o los cables eléctricos estén destinados a estar instalados en el interior de la estructura resistente al fuego, la ausencia de material aislante evita o mitiga los efectos adversos sobre el flujo de corriente en los conductores o cables eléctricos.
El panel o cada panel resistente al fuego puede ser una placa aislante. El panel resistente al fuego puede comprender un material fibroso aislante con reacción endotérmica. Se ha encontrado que estos tipos de materiales tienen mejores propiedades aislantes que los materiales utilizados para formar los paneles resistentes al calor de la técnica anterior. En las realizaciones a modo de ejemplo, el material fibroso aislante incluye: (i) un relleno endotérmico inorgánico que sufre múltiples reacciones endotérmicas entre el intervalo de 100 °C a 750 °C; (ii) material de fibra inorgánica; y (iii) un aglutinante polimérico inorgánico. Dicho material es transpirable en condiciones normales (sin fuego), lo que significa que, cuando la pared incluye una zona hueca, el cable eléctrico puede ser tendido en el interior de la pared o del techo cortafuego sin afectar a la corriente eléctrica, o con un efecto limitado, sobre la misma.
El relleno endotérmico inorgánico puede ser un compuesto hidratado y al menos una de las reacciones endotérmicas puede comprender deshidratación. El compuesto inorgánico hidratado puede estar en combinación con un componente fibroso, y la relación de componente endotérmico inorgánico a fibra puede estar comprendida entre 0,25 y 3,0.
El compuesto inorgánico endotérmico se puede deshidratar en una primera reacción endotérmica y, a continuación, puede emitir un gas inerte al calentarse más en una segunda reacción endotérmica. El gas inerte puede aumentar el efecto aislante del panel resistente al calor, es decir, el material puede ser transpirable cuando sea necesario (es decir, en situaciones sin fuego) y, por lo tanto, en situaciones de incendio, se pueden producir reacciones para proporcionar el efecto aislante necesario.
La reacción de deshidratación puede liberar vapor de agua. El compuesto inorgánico puede ser un carbonato hidratado. En dichas realizaciones, el compuesto inorgánico puede reaccionar, en primer lugar, para liberar el agua de hidratación y, en segundo lugar, para liberar dióxido de carbono, como en las siguientes ecuaciones químicas para un elemento metálico bivalente M:
MC6>3
mH 20 Calor
>
M C03 n tí20
MCO-. Calor
>
MO C02
El dióxido de carbono liberado en el segundo mecanismo endotérmico es inerte y, por lo tanto, tenderá a sofocar aún más cualquier incendio que pueda existir. Las reacciones endotérmicas pueden continuar absorbiendo calor de los alrededores hasta 750 °C. El compuesto inorgánico con reacción endotérmica puede ser carbonato hidratado de magnesio, opcionalmente, en combinación con carbonato de calcio y magnesio. Esto puede ser complementado con entre el 1 y el 2 % de borato de zinc hidratado o de estanato de zinc, y entre el 3 y el 5 % de vermiculita cruda. La relación en peso del relleno endotérmico de la parte (i) con respecto a la fibra inorgánica de la parte (ii) puede estar en el intervalo comprendido entre el 0,25 y el 3,0. El relleno puede tener un tamaño máximo de partícula >150 micras. La relación en peso de componentes orgánicos con respecto a inorgánicos puede ser menor de 0,2.
La estructura resistente al fuego puede comprender una junta expandible. La junta puede ser posicionada para extenderse a lo largo de una o varias caras laterales del perímetro de cada unidad de armazón, para limitar el flujo de calor a las unidades de armazón próximas. Dicha disposición ayuda a limitar el movimiento del aire caliente dentro de los extremos de cada unidad de armazón.
En la invención, la subestructura tiene primera y segunda unidades de armazón, una encima de la otra, y la junta está, de hecho, intercalada entre las unidades superior e inferior. Se ha descubierto que esto reduce en gran medida la acumulación de calor en una zona superior de la pared cortafuego. Si la pared cortafuego incluye varias unidades de armazón, una encima de otra, la utilización de una junta posicionada entre cada par de unidades evita o mitiga la convección interna que tiene lugar sobre la altura total o casi completa de la pared cortafuego (que, en algunas realizaciones, puede ser de 10 m o más de altura). Esto reduce la acumulación de calor en una zona superior de la pared cortafuego, y reduce o elimina significativamente el riesgo de formación de puntos calientes en la pared cortafuego o en el techo.
En realizaciones a modo de ejemplo, las unidades de armazón comprenden una pluralidad de orificios a lo largo de una cara lateral del perímetro, para proporcionar una posición de unión a otra unidad de armazón o a una estructura externa, y/o para reducir la acumulación de calor en la unidad de armazón. Los orificios se pueden utilizar en uniones o los orificios, en uso, pueden no tener elementos de sujeción; en dichos casos, los orificios reducen la
transferencia de calor a través de la estructura del armazón. Cuando los orificios no tienen elementos de sujeción, dichos orificios se pueden utilizar para enrutar cables y tuberías a través de la estructura resistente al fuego, lo que permite proteger los cables y las tuberías de daños debidos al fuego durante un período de tiempo mayor que el que se consigue con las paredes cortafuego convencionales. La estructura resistente al fuego puede ser configurada para su fijación mediante elementos de sujeción a una o a varias estructuras externas, por ejemplo, a una estructura de hormigón. Dicha configuración proporciona más flexibilidad que la técnica anterior, debido a que la colocación de la pared cortafuego o del techo no depende de la presencia de la estructura de acero requerida, de la cual se suspenden las paredes cortafuego de la técnica anterior.
Las unidades de armazón pueden comprender una serie de orificios de mayor diámetro y una serie de orificios de menor diámetro a lo largo de una cara lateral. Los orificios de mayor diámetro pueden estar destinados a la fijación a una estructura externa. Los orificios más grandes se pueden dimensionar para su fijación a una estructura externa utilizando una pluralidad de placas y pernos. Por ejemplo, la estructura resistente al fuego puede comprender una pluralidad de placas y elementos de sujeción, estando dimensionadas las placas para tener un ancho mayor que el diámetro del orificio más grande, utilizándose los elementos de sujeción y las placas para sujetar la estructura resistente al fuego a una estructura externa. La utilización de orificios de mayor diámetro para la fijación de dicha manera significa que la precisión requerida para la conexión de la estructura resistente al fuego a una estructura externa se reduce significativamente, en comparación con la utilización de una disposición simple de perno y orificio. En las pruebas, se ha encontrado que algunas realizaciones de la invención que utilizan dicha conexión a una estructura externa tienen un mayor rendimiento en las pruebas sísmicas en comparación con las paredes cortafuego de la técnica anterior. Los orificios más grandes pueden estar alineados axialmente. Los orificios más pequeños pueden estar intercalados entre los orificios más grandes, por ejemplo, cuatro orificios más pequeños pueden rodear cada orificio más grande.
Cada unidad de armazón puede comprender una serie de orificios en el perímetro de una cara delantera y/o posterior de la unidad de armazón (es decir, distintos de los orificios dispuestos alrededor de las caras laterales del perímetro o de los extremos de las unidades). Uno o varios de dichos orificios pueden recibir un elemento de sujeción para unir uno de los paneles resistentes al fuego a dicha unidad de armazón. El elemento de sujeción puede ser un elemento de sujeción roscado. Un elemento de sujeción roscado es, en general, más fácil de quitar y reemplazar que otros tipos de elementos de sujeción, por ejemplo, los clavos utilizados en paredes cortafuego de la técnica anterior, lo que contribuye a la facilidad de modificación de la estructura resistente al fuego. El uno o varios elementos de sujeción se pueden extender a través de uno de los paneles resistentes al fuego para suspender el panel resistente al fuego de la unidad de armazón. Se puede posicionar un casquillo a través del panel resistente al fuego en una posición coincidente con el elemento de sujeción para reducir o impedir el contacto directo del elemento de sujeción con el panel resistente al fuego. La utilización de un casquillo facilita la colocación y extracción del elemento de sujeción y protege el panel resistente al fuego contra daños.
Las unidades de armazón están fabricadas de metal, por ejemplo, acero.
La estructura resistente al calor puede comprender una junta resistente al calor posicionada entre las unidades de armazón y los paneles resistentes al fuego. La junta resistente al calor puede ser posicionada alrededor de un perímetro de cada unidad de armazón. La junta resistente al calor puede estar dimensionada para superponerse a una unidad de armazón adyacente a fin de evitar fugas de calor entre paneles resistentes al fuego. Dicha disposición de la junta resistente al calor elimina la necesidad de superponer los paneles resistentes al fuego para evitar o reducir las fugas de calor en las juntas de los paneles resistentes al fuego.
La estructura resistente al fuego puede requerir dos caras opuestas, ambas capaces de estar orientadas hacia el fuego. Por lo tanto, la estructura resistente al fuego puede comprender, como mínimo, un panel resistente al fuego en la parte delantera y posterior de la subestructura. En realizaciones alternativas, los paneles resistentes al fuego están revestidos en un lado de la subestructura, y los paneles no resistentes al fuego están revestidos en el lado opuesto de la subestructura, de modo que solo un lado de la estructura resistente al fuego está destinado a estar orientado hacia el fuego.
En realizaciones a modo de ejemplo, cada unidad de armazón puede estar formada a partir de dos o más elementos de armazón plegados a partir de una configuración de paquete plano. La utilización de una configuración de paquete plano facilita el transporte de los componentes para la construcción de la estructura resistente al fuego.
Cada elemento de armazón se puede plegar para formar dos lados perimetrales de una unidad de armazón, de tal manera que dos elementos de armazón, cuando son sujetados entre sí (por ejemplo, mediante tornillos o pernos), forman una unidad de armazón de perímetro continuo. Alternativamente, cada elemento de armazón puede formar uno, tres o cuatro lados perimetrales de una unidad de armazón. El elemento de armazón puede ser un elemento alargado que puede ser plegado en forma de L. El elemento de armazón puede comprender dos partes que puede ser plegadas para formar parte de la parte delantera o posterior de la unidad de armazón.
En la invención, cada unidad de armazón puede tener forma cuadrada o rectangular. La unidad de armazón puede incluir una riostra en cada esquina de la unidad de armazón para mejorar la estabilidad de la unidad de armazón.
La estructura resistente al fuego puede comprender uno o varios paneles de cubierta colocados sobre los paneles resistentes al fuego para cubrir una cara orientada hacia el fuego de la estructura resistente al fuego. Los paneles de cubierta brindan protección para el panel resistente al calor y pueden proporcionar una superficie que tiene mejores características para su utilización, por ejemplo, un mejor aspecto, un mejor tacto y/o impermeable.
La estructura resistente al fuego puede comprender dos o más capas de paneles resistentes al calor revestidos en una sola cara orientada hacia el fuego de la estructura resistente al fuego. Las capas adicionales de paneles resistentes al calor permiten utilizar la pared cortafuego con diferentes tipos de fuego (por ejemplo, celulosa en edificios y centrales eléctricas, e hidrocarburos en entornos petroquímicos/de petróleo y gas) y para diferentes duraciones requeridas (por ejemplo, 30 minutos, 1 hora, 90 minutos, 2 horas, etc.).
La estructura resistente al fuego puede ser una pared cortafuego configurada para extenderse alrededor de una esquina. En dicha realización, un elemento de esquina de sección transversal hueca puede conectar dos o más de las unidades de armazón para crear el ángulo requerido en la pared cortafuego. El elemento de esquina puede tener una sección transversal cuadrada. El elemento de esquina puede comprender una serie de orificios formados a través de sus lados.
La estructura resistente al fuego es una pared cortafuego y la pared cortafuego puede comprender elementos de marco de puerta previstos para soportar una puerta cortafuego en la pared cortafuego. Los elementos de marco de puerta pueden tener una sección transversal hueca. Los elementos de marco de puerta pueden comprender orificios a lo largo de su longitud.
En una realización preferente, los paneles resistentes al fuego comprenden un material fibroso aislante con reacción endotérmica.
Se ha descubierto que el material fibroso aislante con reacción endotérmica tiene mejores propiedades aislantes que los materiales estándar utilizados para formar paneles resistentes al calor. En consecuencia, adaptar la utilización del material (no se conoce la utilización de dichos materiales para paredes cortafuego) para formar un panel que sea adecuado para su utilización en una pared cortafuego puede mejorar el rendimiento de una pared cortafuego en comparación con las paredes cortafuego de la técnica anterior.
El material fibroso aislante puede incluir: (i) un relleno endotérmico inorgánico que experimenta múltiples reacciones endotérmicas en el intervalo comprendido entre 100 °C y 750 °C; (ii) material de fibra inorgánico; y (iii) un aglutinante polimérico inorgánico. Dicho material es transpirable en condiciones normales (sin fuego), lo que significa que cuando la pared incluye partes huecas, el cable eléctrico puede ser tendido en el interior de la pared cortafuego o del techo, sin afectar a la corriente eléctrica o con un efecto limitado sobre la misma.
La estructura del armazón comprende una pluralidad de unidades de armazón, por ejemplo, primera y segunda unidades de armazón unidas entre sí. Cada panel puede estar configurado para cubrir la cara delantera o posterior de una unidad de armazón respectiva.
Cada unidad de armazón comprende un espacio vacío destinado a definir una zona hueca detrás de las caras delantera y posterior de la estructura del armazón.
La estructura resistente al fuego del segundo aspecto puede tener cualquiera de las características opcionales de la estructura resistente al fuego del primer aspecto, o cualquier combinación de las mismas.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
A continuación, se describirán realizaciones de la invención, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:
la figura 1 muestra una vista, en perspectiva, de una pared cortafuego ensamblada conectada a una estructura externa;
la figura 2 muestra una vista, en perspectiva, con las piezas desmontadas, de la pared cortafuego de la figura 1; la figura 2A muestra una vista detallada de la sección rodeada por un círculo de la figura 2;
la figura 3 muestra una vista, en perspectiva, de una estructura de armazón ensamblada de la pared cortafuego de la figura 1;
la figura 4 muestra una vista, en perspectiva, con las piezas desmontadas, de una unidad de armazón que forma parte de la estructura de armazón de la figura 3;
la figura 5 muestra un elemento de armazón en paquete plano de la unidad de armazón de la figura 4; la figura 6 muestra una vista, en perspectiva, parcialmente con las piezas desmontadas, de dos unidades de armazón de la figura 4 y un elemento de armazón de esquina;
la figura 7 muestra una vista, en perspectiva, de una puerta contraincendios sin los accesorios de la puerta; y la figura 8 muestra una vista, en perspectiva, de una estructura de armazón ensamblada de la puerta contraincendios de la figura 7.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA REALIZACIÓN O REALIZACIONES
Haciendo referencia a las figuras 1 y 2, una pared cortafuego está indicada, en general, con 10. Una pluralidad de unidades de armazón 12 están unidas para formar una subestructura de la pared cortafuego 10. Dos paneles 14a, 14b coincidentes, resistentes al fuego, revisten cada una de las unidades de armazón 12. Los paneles 14a, 14b resistentes al fuego limitan el flujo de calor a través de la pared cortafuego 10. Los paneles 14a, 14b resistentes al fuego revisten un lado de la pared cortafuego 10 orientado hacia el fuego, para reducir el flujo de calor hacia las unidades de armazón 12. Esto reduce el arqueamiento de la subestructura y, por lo tanto, se reducen las cargas en un perímetro de la pared cortafuego 10. En realizaciones alternativas, solo se puede utilizar un panel resistente al fuego o, en realizaciones alternativas adicionales, se pueden utilizar tres o más capas de panel resistente al fuego. El número de paneles resistentes al fuego puede variarse en función de la protección contra incendios requerida, por ejemplo, la duración de la protección contra incendios y/o el tipo de incendio (por ejemplo, celulosa, como en edificios y centrales eléctricas, e hidrocarburos, como en petroquímica/petróleo y gas). Un panel de cubierta 16 es posicionado sobre cada uno de los paneles 14b más exteriores resistentes al fuego. En esta realización, el panel de cubierta 16 está fabricado de acero al carbono revestido con polvo, pero en realizaciones alternativas se puede utilizar cualquier material adecuado. El panel de cubierta 16 proporciona un acabado a la pared cortafuego 10 que es tanto protector del panel 14b resistente al fuego, como un material más deseable para una superficie externa de una pared en un edificio.
Una junta expandible 18 está posicionada entre cada una de las unidades de armazón 12 unidas. La junta expandible 18 está posicionada para superponerse a los lados de las unidades de armazón 12 que están en contacto con otras unidades de armazón, de tal manera que cada unidad de armazón 12 está rodeada por la junta 18. La junta limita la conducción de calor entre las unidades de armazón 12, lo que a su vez limita cualquier movimiento de aire dentro de los extremos de cada unidad de armazón. Limitar el movimiento del aire dentro de los extremos de cada unidad de armazón puede ayudar a reducir los puntos calientes. Particularmente, para contribuir a la reducción de puntos calientes es importante la junta 18 dispuesta entre las unidades de armazón superior e inferior, que impide o mitiga la convección interna que tiene lugar en toda la altura de la pared cortafuego, reduciendo de este modo la tendencia a que se produzcan puntos calientes en una zona superior de la pared cortafuego 10. En algunas realizaciones, la pared cortafuego puede tener una altura de hasta 10 m o más, y esta disposición de juntas (es decir, intercaladas entre las unidades de armazón superior e inferior) evita que se produzca la convección interna en toda la altura de la pared cortafuego.
Una junta térmica, por ejemplo, un papel refractario 15, está posicionada alrededor de un perímetro de la cara delantera de cada unidad de armazón 12 y entre el panel 14 resistente al calor y la unidad de armazón 12. Esta junta térmica está dimensionada para superponerse a la cara delantera de las unidades de armazón 12 adyacentes, con el fin de limitar la fuga de calor en el punto de apoyo de los paneles 14a, 14b resistentes al calor.
En esta realización, la pared cortafuego tiene dos caras orientadas hacia el fuego, por lo que las placas 14a, 14b resistentes al fuego y las placas de cubierta 16 revisten la parte delantera y posterior (tal como se ve en la figura 1) de cada unidad de armazón 12. No obstante, en realizaciones alternativas, la pared cortafuego puede tener solo una cara orientada hacia el fuego, es decir, las placas 14a, 14b resistentes al fuego revisten solo una cara de la unidad de armazón 12. En una realización de este tipo, un panel no resistente al fuego, o simplemente un panel de cubierta, puede revestir la otra cara de la pared cortafuego. En la presente invención, los paneles 14a, 14b resistentes al calor y los paneles de cubierta 16 coinciden con las unidades de armazón 12, es decir, de modo que un primer conjunto de paneles 14a, 14b, 16 está configurado para cubrir una primera unidad de armazón y un segundo conjunto de paneles 14a, 14b, 16 está configurado para cubrir una segunda unidad de armazón. No obstante, en realizaciones alternativas, el panel resistente al calor y los paneles de cubierta pueden revestir las unidades de armazón utilizando cualquier configuración adecuada.
En esta realización, los paneles resistentes al calor se forman utilizando el material de protección contra incendios descrito en la Patente US5834120, y a continuación se presenta un breve resumen del material. El panel resistente al fuego incluye fibras orgánicas, material endotérmico inorgánico y aglutinante orgánico. Las fibras inorgánicas son materiales refractarios que combinan una alta resistencia junto con una buena resistencia térmica y la capacidad de resistir el choque térmico. Las fibras forman una matriz para retener altos niveles de relleno endotérmico en los
intersticios entre fibras. Las fibras adecuadas para este propósito son sílice, aluminosilicato y fibra de vidrio u otras fibras clasificadas a menudo como MMVF; en esta realización la fibra es aluminosilicato. El diámetro medio de la fibra debe estar en el intervalo comprendido entre 1 y 8 micras, con un intervalo completo de entre 0,5 a 12 micras y una longitud máxima original de fibra de hasta 150 mm. El contenido de fibra puede estar comprendido entre el 20 y el 40 %.
El material endotérmico inorgánico está en forma de polvo, con una parte superior >250 micras. El relleno de material endotérmico es capaz de proporcionar múltiples reacciones endotérmicas en un espectro de temperatura comprendido entre 100 °C y 750 °C, e incluye carbonato de magnesio hidratado. La pérdida por ignición del material endotérmico debe ser >50 % en peso. La relación en peso de relleno endotérmico con respecto a fibra inorgánica está en el intervalo comprendido entre 0,25 y 3,0 y el material endotérmico incluye entre el 50 y el 75 %. El carbonato de magnesio hidratado es Ultracarb HFD.
La cantidad de aglutinante orgánico es inferior al 20 %, aproximadamente del 4,5 % en esta realización. El aglutinante se selecciona de entre diversos polímeros y elastómeros en forma de látex: un aglutinante adecuado es un tipo de resina acrílica que proporciona una excelente resistencia al calor, propiedades continuas y productos de combustión no corrosivos. El material también puede incluir Vermiculita - silicato de sodio u otro material de relleno adecuado.
Haciendo referencia a la figura 4, las unidades de armazón 12 son de forma rectangular. Cada unidad de armazón 12 se forma utilizando dos elementos de armazón 20. Cada elemento de armazón 20 tiene sustancialmente forma de L y los elementos de armazón 20 se conectan entre sí para formar una unidad de armazón 12. Uno de los elementos de armazón 20 se muestra en una configuración no plegada (“paquete plano”) en la figura 5.
El elemento de armazón 20 incluye una cara lateral 22 que se conecta a otra unidad de armazón 12 o a una estructura externa. Una aleta 24 del elemento de armazón 20 de paquete plano se pliega sustancialmente de manera perpendicular a la cara lateral 22 para formar una parte de un perímetro alrededor de la unidad de armazón 12 a la puede ser unido el panel 14 resistente al calor. En esta realización una aleta 24 está posicionada en dos lados opuestos de la cara lateral 22 para crear un perímetro en ambos lados de la unidad de armazón 12 orientados hacia el fuego. Una aleta 26 en un extremo longitudinal del elemento de armazón 20 de paquete plano es plegada sustancialmente de manera perpendicular al lado 22 para formar una superficie a la que el otro elemento de armazón 22 puede ser conectado para formar la unidad de armazón 20.
Una serie de orificios están dispuestos a lo largo del lado 22 del elemento de armazón 20 de la unidad de armazón 12. Los orificios son de dos tamaños, a saber, orificios 30 de mayor diámetro alineados axialmente y orificios 32 de menor diámetro alineados axialmente. Los orificios 32 de menor diámetro están posicionados para rodear los orificios de mayor diámetro 30 con una separación uniforme.
Una serie de orificios 27 están dispuestos a lo largo del perímetro 24 de la unidad de armazón 12 (no se muestra en la figura 5 para mayor claridad) para recibir un elemento de sujeción para la conexión de los paneles 14a, 14b resistentes al calor a la unidad de armazón 12.
En esta realización, los elementos de armazón 20 están fabricados a partir de acero al carbono galvanizado. No obstante, en realizaciones alternativas se puede utilizar cualquier metal o material adecuado.
Haciendo referencia a las figuras 1 a 4, las unidades de armazón 12 están conectadas entre sí utilizando un elemento de sujeción, por ejemplo, un perno, recibido a través de los orificios más pequeños 30. En esta realización, la posición de los elementos de sujeción se alterna para crear una disposición de pernos en zigzag, tal como se muestra por los orificios sombreados 35a, 35b, 35c y 35d. Los orificios 30 que no se utilizan para la fijación contribuyen a reducir la acumulación de calor en la unidad de armazón 12 durante una situación de incendio.
Los casquillos 36 están posicionados a través de cada panel 14a, 14b resistente al fuego. Un elemento de sujeción 38 se extiende a través de la unidad de armazón 12, el casquillo 36 y el panel de cubierta 16. Una tuerca o tapón fija el panel de cubierta 16 y los paneles 14a, 14b resistentes al calor con respecto al elemento de sujeción 38, para sujetar los paneles 14a, 14b resistentes al fuego y el panel de cubierta 16 a la unidad de armazón 12.
Se puede ver, a partir de la vista con las piezas desmontadas mostrada en la figura 2, que una zona central de la unidad de armazón define un espacio vacío. Esto crea una serie de zonas huecas 40 entre las dos paredes orientadas hacia el fuego de la pared cortafuego. Dicha zona hueca reduce el flujo de calor a través de la pared cortafuego. Asimismo, permite a los conductores y/o cables eléctricos pasar a través de la pared cortafuego sin obstáculos, por ejemplo, con un efecto limitado sobre el flujo de corriente (durante una situación sin incendio). Además, los orificios 30 y 32 de las unidades de armazón 12 se pueden utilizar para enrutar cables y tuberías dentro y a través de la pared cortafuego. Dicha disposición de cables y tuberías puede proteger los cables y tuberías normalmente hasta al menos el 50 % de la duración de la protección proporcionada por la pared cortafuego 10, sin ningún requisito de protección adicional contra incendios de los cables y tuberías.
Para ensamblar la pared cortafuego 10, primero se dobla el número requerido de elementos de armazón 20 para formar el número requerido de unidades de armazón 12. Es decir, las aletas 24 y 26 del elemento de armazón 20 son plegadas perpendicularmente al lado 22. Una primera parte 21a del elemento de armazón es plegada, a continuación, sustancialmente de manera perpendicular a una segunda parte 21b del elemento de armazón 20. A continuación, se atornillan entre sí dos elementos de armazón plegados mediante las aletas extremas 26. El número requerido de unidades de armazón 12 son ensambladas de la misma manera.
A continuación, las unidades de armazón 12 son atornilladas entre sí utilizando los orificios más pequeños 32, tal como se explicó anteriormente. Las tiras de la junta 18 expandible son posicionadas para extenderse a lo largo de cada una de las caras laterales 22 de cada una de las unidades de armazón 12 y cubrir las mismas. Haciendo referencia a la figura 3, la estructura de armazón ensamblada es conectada a continuación a una estructura externa 46. En esta realización, la estructura externa 46 es un soporte de hormigón. La estructura de armazón está conectada a la estructura externa 46 utilizando una pluralidad de elementos de sujeción de dos partes, y una pluralidad de placas 42 dimensionadas para ser de mayor ancho que el diámetro del orificio más grande 30 de la unidad de armazón 12. Una porción roscada 44 del elemento de sujeción de dos partes pasa a través de la placa 42, a través de uno de los orificios 30 más grandes, y hacia el interior de la estructura externa 46. Una cabeza 44 del elemento de sujeción de dos partes fija la placa contra la unidad de armazón 12, para unir la unidad de armazón a la estructura externa 46. En realizaciones alternativas, se puede utilizar cualquier otro procedimiento adecuado de fijación de la pared cortafuego 10 a una estructura externa 46.
El papel refractario 15 es posicionado en cada uno de los perímetros de las unidades de armazón 12 formadas por los lados 24 de los elementos de armazón, siendo posicionado el papel refractario 15 de manera que coincida sustancialmente con la unidad de armazón 12, y superponiéndose sobre cualquier unidad de armazón adyacente. Los paneles 14a, 14b resistentes al fuego y los paneles de cubierta 16 son fijados a las unidades de armazón utilizando elementos de sujeción 38.
En la realización actualmente descrita, la pared cortafuego tiene un grosor total comprendido entre 200 mm y 210 mm. Cada panel 14a, 14b resistente al fuego tiene un grosor comprendido entre 20 y 30 mm. La unidad de armazón 12 tiene un grosor comprendido entre 100 y 110 mm, y está formada por una chapa metálica de 2 mm de grosor. Cada unidad de armazón y panel tiene un área de cobertura de pared comprendida entre 1520 y 1540 mm por entre 770 y 790 mm, pero, en realizaciones alternativas, se puede utilizar cualquier dimensión adecuada.
La pared cortafuego 10 de la realización descrita se probó utilizando una prueba de fuego estándar de 3 horas. Para superar la prueba, ninguna parte de la pared cortafuego del lado opuesto al fuego debe alcanzar los 181 °C en un período de 3 horas. Cuando se probó, la pared cortafuego descrita alcanzó una temperatura máxima de aproximadamente 70 °C en un período de 4 horas. También se encontró que no había un arqueamiento significativo de la pared cortafuego; de hecho, el arqueamiento se redujo sustancialmente en comparación con una pared cortafuego de la técnica anterior.
La pared cortafuego 10 fue sometida, además, a pruebas sísmicas, y se descubrió que se comporta mejor que las paredes cortafuego de la técnica anterior.
Además de proporcionar un mejor rendimiento en las pruebas de fuego, la naturaleza modular de la pared cortafuego 10 proporciona, asimismo, una mayor facilidad de montaje y flexibilidad de montaje. Esto se debe a que las unidades de armazón pueden ser ensambladas según sea necesario para formar una pared cortafuego de las dimensiones deseadas, e incluir cualquier característica deseada, tal como un marco de puerta. La naturaleza desmontable de los paneles 14a, 14b resistentes al fuego y las unidades de armazón 12 de la pared cortafuego 10 también significa que la pared cortafuego puede ser modificada fácilmente para adaptarse, por ejemplo, a una puerta o a un conducto de tubería, según se requiera.
La capacidad de conectar la pared cortafuego 10 a una estructura externa 46 utilizando elementos de sujeción y placas proporciona una mayor flexibilidad en cuanto a dónde colocar la pared cortafuego, debido a que no depende de la provisión de la estructura de acero necesaria para levantar paredes cortafuego de la técnica anterior.
En realizaciones alternativas, la pared cortafuego puede estar dispuesta para extenderse alrededor de una esquina, un ejemplo de dicha configuración se indica, en general, con 50, en la figura 6. Para extenderse alrededor de una esquina se utiliza un elemento de armazón de esquina 52. El elemento de armazón de esquina 52 comprende dos elementos de armazón 54, cada uno plegado para formar un elemento sustancialmente en forma de L y, a continuación, conectados entre sí utilizando elementos de sujeción. El elemento de esquina 52 incluye orificios 56 de mayor diámetro y orificios 58 de menor diámetro, de configuración similar a los orificios en la unidad de armazón 12. En una otra realización alternativa, la pared cortafuego puede ser construida para alojar una puerta cortafuego. En esta realización, las unidades de armazón 12 están conectadas entre sí tal como se describió anteriormente, pero están dispuestas para dejar un espacio en la pared cortafuego para alojar una puerta cortafuego. En realizaciones a modo de ejemplo, los elementos de marco de puerta pueden ser posicionados, por lo tanto, alrededor del borde del espacio, listos para soportar la puerta cortafuego. Los elementos de marco de puerta pueden tener cualquier forma
adecuada.
La puerta cortafuego puede ser de construcción estándar. Alternativamente, la puerta cortafuego puede tener una construcción similar a la de la pared cortafuego 10. Un ejemplo se muestra en 8, indicado de manera general con 170. La puerta cortafuego 170 incluye una subestructura formada por una pluralidad de unidades de armazón 112 (mostradas claramente en la figura 7). A continuación, uno o varios paneles 114 resistentes al fuego revisten la subestructura (véase la figura 8), y uno o varios paneles 116 de cubierta pueden revestir los paneles 114 resistentes al fuego. Se puede colocar una junta 118 de expansión entre las unidades de armazón 112. Una junta térmica también puede ser posicionada de manera similar entre los paneles 114 resistentes al calor y las unidades de armazón 112, y ser dimensionada para superponerse entre los paneles resistentes al calor adyacentes, de manera similar a la descrita para la pared cortafuego 10. A continuación, se pueden utilizar accesorios de puerta adecuados para completar la construcción de la puerta. Un ejemplo de accesorios de puerta adecuados son el pestillo y las bisagras de 3 puntos Sure McGill, comercializados por la firma Sure McGill Ltd, 26 The Business Center, Molly Millars Lane, Wokingham, Berkshire RG41 2QY.
Aunque la invención se ha descrito anteriormente haciendo referencia a una o a varias realizaciones preferentes, se apreciará que se pueden realizar diversos cambios o modificaciones sin apartarse del alcance de la invención tal como está definida en las reivindicaciones adjuntas. Por ejemplo, en realizaciones alternativas, la construcción descrita o similar, puede ser utilizada para formar otros tipos de estructuras resistentes al fuego, por ejemplo, techos resistentes al fuego, o barreras entre estructuras propensas al fuego, tales como transformadores.
Claims (12)
1. Pared cortafuego que tiene una estructura resistente al fuego (10), comprendiendo la estructura resistente al fuego:
una pluralidad de unidades de armazón (12) metálicas modulares unidas entre sí para formar una subestructura de la pared cortafuego;
en la que cada unidad de armazón (12) metálica tiene una cara delantera y una cara posterior, en la que, además, cada unidad de armazón (12) metálica es de forma cuadrada o rectangular, con el fin de definir una cara extrema superior y una cara extrema inferior;
una pluralidad de paneles (14a, 14b) resistentes al fuego, dispuestos para revestir la subestructura de la pared cortafuego, en la que la cara delantera de cada unidad de armazón (12) metálica está cubierta por un respectivo panel resistente al fuego de dicha pluralidad de paneles (14a, 14b) resistentes al fuego, con el fin de proporcionar una cara de la subestructura de la pared cortafuego orientada hacia el fuego, y la cara posterior de cada unidad de armazón (12) metálica está cubierta por un respectivo panel resistente al fuego de dicha pluralidad de paneles (14a, 14b) resistentes al fuego, o un panel no resistente al fuego, para formar una zona hueca (40) entre dicha cara delantera y dicha cara posterior;
en la que la pared cortafuego comprende una primera unidad de armazón (12) metálica de dicha pluralidad de unidades de armazón (12) metálicas modulares, y una segunda unidad de armazón (12) metálica de dicha pluralidad de unidades de armazón (12) metálicas modulares;
en la que la cara extrema inferior de la primera unidad de armazón (12) metálica está dispuesta adyacente a la cara extrema superior de la segunda unidad de armazón (12) metálica, de tal manera que la primera y segunda unidades de armazón (12) metálicas están dispuestas una encima de la otra, con la primera unidad de armazón (12) metálica en la parte superior;
caracterizada por que:
la pared cortafuego comprende una junta (18) posicionada entre la cara extrema inferior de dicha primera unidad de armazón (12) metálica y la cara extrema superior de dicha segunda unidad de armazón (12) metálica, para retrasar la transferencia de calor de la unidad de armazón (12) metálica inferior a la unidad de armazón (12) metálica superior, en la que la junta (18) está configurada para cubrir la cara extrema respectiva de dicha primera y segunda unidades de armazón (12) metálicas.
2. Pared cortafuego, según la reivindicación 1, en la que los paneles (14a, 14b) resistentes al fuego revisten dichas caras delantera y posterior.
3. Pared cortafuego, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que cada uno de la pluralidad de paneles (14a, 14b) resistentes al fuego comprende un material fibroso, aislante, con reacción endotérmica.
4. Pared cortafuego, según la reivindicación 3, en la que el material fibroso aislante incluye:
(i) un relleno endotérmico inorgánico, que sufre múltiples reacciones endotérmicas en el intervalo comprendido entre 100 °C y 750 °C;
(ii) material de fibra inorgánica; y
(iii) un aglutinante polimérico inorgánico.
5. Pared cortafuego, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que las unidades de armazón (12) comprenden una pluralidad de orificios (30, 32) a lo largo de un lado (22) para proporcionar una posición de fijación a otra unidad de armazón (12) o estructura externa, y/o para reducir la acumulación de calor en la unidad de armazón (12).
6. Pared cortafuego, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende una junta (15) resistente al calor posicionada entre las unidades de armazón (12) y los paneles (14a, 14b) resistentes al fuego, estando posicionada la junta (15) resistente al calor alrededor de un perímetro de una cara delantera de cada unidad de armazón (12), y estando dimensionada para superponer la cara delantera de una unidad de armazón (12) adyacente, para evitar fugas de calor entre paneles (14a, 14b) resistentes al fuego.
7. Pared cortafuego, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que las unidades de armazón (12) son de acero.
8. Pared cortafuego, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que cada unidad de armazón comprende una serie de orificios (27) en un perímetro (24) de una cara delantera y/o posterior, y uno o varios de dichos orificios (27) recibe un elemento de sujeción para unir uno de los paneles (14a, 14b) resistentes al fuego a dicha unidad de armazón (12).
9. Pared cortafuego, según la reivindicación 8, en la que el elemento de sujeción es un elemento de sujeción roscado.
10. Pared cortafuego, según la reivindicación 8 o 9, en la que el uno o varios elementos de sujeción se extienden a través de uno de los paneles (14a, 14b) resistentes al fuego para suspender el panel (14a, 14b) resistente al fuego de la unidad de armazón (12).
11. Pared cortafuego, según la reivindicación 10, en la que un casquillo (36) está posicionado a través del panel (14a, 14b) resistente al fuego en una posición coincidente con el elemento de sujeción, con el fin de reducir o evitar el contacto directo del elemento de sujeción con el panel (14a, 14b) resistente al fuego.
12. Pared cortafuego, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un panel de cubierta (16) posicionado sobre los paneles (14a, 14b) resistentes al fuego para cubrir un lado de la pared cortafuego orientado hacia el fuego.
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