- Más allá de la norma
- 24 junio, 2025
Dimensionado del sistema de accionamiento neumático en instalaciones SCTEH
En este artículo hablamos de:
La norma UNE 23585 proporciona el marco técnico para el diseño de sistemas de control de temperatura y evacuación de humos. Su objetivo es garantizar que los SCTEH mantengan unas condiciones ambientales que permitan la evacuación segura de los ocupantes y la actuación eficaz de los equipos de emergencia durante el desarrollo del incendio. Para ello, establece que el sistema debe dimensionarse para el momento de máximo desarrollo del incendio, entendido como el punto en el que se genera la mayor cantidad de humo y calor.
La norma propone un método de cálculo para incendios estacionarios, apoyado en una serie de supuestos y configuraciones tipo que permiten simplificar el diseño en escenarios comunes. No obstante, su correcta aplicación exige interpretar con precisión los anexos normativos, comprender los límites del método y verificar la coherencia global del sistema en función del riesgo y geometría del recinto.
¿Qué aprenderás en este post?
- Cómo aplicar los criterios de cálculo definidos por la UNE 23585 en el diseño de un SCTEH.
- Qué aspectos deben tenerse en cuenta para el dimensionamiento de un sistema de apertura neumático en caso de emergencia.
¿Cómo calcular el diseño de un SCTEH?
El diseño de un SCTEH (Sistema de Control de Temperatura y Evacuación de Humos) requiere un enfoque preciso para garantizar la extracción adecuada del humo generado durante un incendio. En este proceso, la determinación de las dimensiones máximas de los exutorios/aireadores son un aspecto clave para garantizar el correcto funcionamiento del sistema. Para calcular el área o superficie aerodinámica de un aireador, la norma UNE EN 12101-2 establece dos métodos, los cuales se detallan a continuación:
Método de cálculo simple
El método de cálculo simple se utiliza para determinar la superficie libre aerodinámica de los aireadores en una instalación de control de humos. Este método se emplea para obtener un cálculo rápido y directo, utilizando un coeficiente de descarga (Cv) estándar para los aireadores. Según la norma UNE EN 12101-2:
«Cuando se utiliza el método de cálculo simple para determinar la superficie libre aerodinámica, los lados de los equipos no deben superar los 2,5 metros de longitud, y la proporción entre el ancho y largo del equipo no debe exceder de 5:1«.
La norma también establece que:
“Para los tipos de aireador que se muestran en la figura B.1, conformes con el apartado 4.4, se asume un coeficiente de descarga (Cv) de 0,4 en el caso de que la instalación se haya realizado a una altura vertical mínima de 300 mm y con un ángulo de apertura concreto. Se debe evitar que entre aire en la zona de incendio en lugar de que se descarguen los humos. Podría obtenerse un coeficiente de descarga negativo si el ángulo de apertura fuera insuficiente y/o con diferentes problemas de instalación (por ejemplo, figura B.2)”
En la práctica, el método de cálculo simple se utiliza principalmente para determinar el Cv de elementos existentes, como puertas o muelles de carga, los cuales se consideran parte de la aportación de aire dentro de una instalación de control de humos. Sin embargo, actualmente no se conoce a ningún fabricante que haya certificado sus aireadores/exutorios mediante este método, ya que el coeficiente aerodinámico (0,4) no compite con los valores más altos disponibles en el mercado, que varían entre 0,6 y 0,65.
Método de cálculo experimental
Por otro lado, el método de cálculo experimental se utiliza por los fabricantes de aireadores y exutorios, quienes someten diferentes modelos y tipos de aireadores (como lamas, doble compuerta, fachada, etc.) a pruebas de laboratorio específicas. Estas pruebas, detalladas en el Anexo B, página 18 de la norma UNE EN 12101-2, permiten determinar el coeficiente de descarga (Cv) de un aireador de manera precisa, cumpliendo con los requerimientos establecidos en la norma. De hecho, se afirma que:
«Salvo que utilice el método de cálculo simple descrito en el capítulo B.1, el valor de A se determina experimentalmente, ya sea por medios directos o de manera indirecta a partir de los resultados obtenidos en aireadores de tamaño diferente o de escala reducida».
La importancia de los cálculos a la hora de diseñar un SCTEH
Una vez definidos los métodos de cálculo que emplean los aireadores y exutorios para garantizar el valor Cv, es crucial calcular de forma correcta las presiones de actuación requeridas e indicadas por el fabricante para que éste pueda dar respuesta al sistema de accionamiento neumático y garantizar su correcto funcionamiento durante el incendio. Estos cálculos permiten asegurar que los aireadores abran correctamente incluso en las condiciones más exigentes a las que se pueda encontrar.
Diseño del accionamiento de sistemas SCTEH en situaciones de emergencia
Una vez entendidos los fundamentos normativos y los métodos de cálculo que se emplean para garantizar el valor Cv de los aireadores, es necesario abordar los aspectos que condicionan el funcionamiento de los SCTEH. La última revisión de la norma UNE 23585 subrayó la necesidad de dimensionar correctamente la carga de nieve que los aireadores deben ser capaces de vencer en situaciones de emergencia. Este cambio dió lugar a la exigencia y necesidad de tener que calcular las presiones de trabajo en cada caso para que los SCTEH, sean capaces de funcionar de forma correcta cumpliendo con las exigencias de los ensayos realizados por los fabricantes en los laboratorios correspondientes. Actualmente, no solo se requiere que los aireadores estén correctamente diseñados y dispongan de su certificados CE, sino que también, se debe dimensionar adecuadamente la instalación neumática para que el sistema de accionamiento que incorpora el exutorio/aireador pueda garantizar que los aireadores abran correctamente con la carga de nieve máxima y dentro del tiempo máximo permitido.
Para que el diseño de un SCTEH sea completo y garantice correctamente su funcionamiento, es imprescindible que el sistema de accionamiento reciba de la línea neumática la presión mínima y máxima necesaria para poder operar los aireadores en las condiciones más exigentes de carga de nieve, presión de viento, etc.. en situaciones de emergencia. Estas condiciones críticas deben ser consideradas al dimensionar el sistema de accionamiento y control, asegurando que los aireadores abran de manera eficiente incluso en los peores escenarios de incendio.
La norma UNE 23584-23 proporciona un procedimiento estandarizado para el dimensionamiento neumático, desde Cottés adoptamos este enfoque práctico que tiene en cuenta tanto las condiciones específicas del proyecto como las normativas.
Primeros pasos para el cálculo del diseño de SCTEH
El cálculo del diseño de un sistema SCTEH se realiza en varias etapas, cada una con su propia metodología para garantizar la eficiencia del sistema. A continuación, se detallan los pasos clave en el cálculo de este tipo de sistemas.
Paso 1. Obtener el volumen de la instalación y determinar la simultaneidad de actuación
En el caso del circuito neumático se consideran los diámetros interiores de tuberías y su longitud.
En el caso de los aireadores se selecciona el volumen (litros) indicado por el fabricante. En su defecto y para el ejemplo propuesto se calcula con el diámetro del vástago, émbolo y la longitud que este se desplaza. Además, se debe determinar los aireadores que deben maniobrar simultáneamente en caso de emergencia o bien según la funcionalidad de ventilación requerida.
En el ejemplo propuesto se considera un SCTEH formado por 2 grupos de 25 aireadores de una compuerta (se dividen en 2 depósitos de humo diferentes) y la finalidad de la instalación es apertura y cierre en caso de emergencia y ventilación natural diaria en 2 zonas independientes no simultáneas. El aporte de aire de reemplazamiento se prevé por los aireadores del depósito de humos no afectado por el incendio, por lo que en caso de incendio abrirán simultáneamente los 50 aireadores.
Paso 2. Identificar las presiones de actuación
Se debe tener en cuenta la carga de nieve apropiada para la ubicación del establecimiento. En este caso, el fabricante indica una presión de 20 bar para apertura en caso de emergencia bajo la carga de nieve correspondiente. En modo ventilación o cierre y apertura sin carga de nieve se indica una presión necesaria en los cilindros de 6,5 bar.
Paso 3. Cálculo de la apertura en caso de emergencia con CO2
En nuestro ejemplo se considera 1 única zona de alarma, pero se proponen 2 salidas o agrupaciones en que el volumen total (circuito neumático más cilindros) de una de ellas es ligeramente superior al haber mayor metraje de tubería neumática. El volumen total del grupo 2 es; Vgrupo2 = 66,30 l. Y para determinar los gramos de CO2 necesarios para dicha agrupación existen varios procedimientos similares:
- Utilizar ábacos de fabricantes
Se observa que con 1000gr se obtienen 25,4 litros, por lo que se necesitarán 3000gr. aprox. para disponer de un volumen superior a Vgrupo2 = 66,30 l.
- Utilizar tablas de fabricantes
Se observa que a temperatura ambiente 20ºC con 2 botellines de 1500 gr. el volumen es superior a los 66,30 l. requeridos.
- Utilizar diagramas de fabricantes
Se estima que a temperatura ambiente 20ºC con 3000gr se obtienen 75 litros aprox. Además, se observa que el diagrama es una orientación con cierta tolerancia respecto a la tabla anterior.
- Disponer de los diferentes valores del volumen de CO2 (l/mol) a distintas presiones a temperatura ambiente estimada en 20ºC
Isothermal Data for T = 293.00 K (http://webbook.nist.gov/chemistry/fluid/ )
Dado que una molécula de CO2 está compuesta por un átomo de carbono y 2 de oxígeno, tenemos que la masa de dicha molécula (según las uds. que indica la tabla periódica) es de 44,01 gr/mol. Por lo que en nuestro ejemplo que preveíamos unos 3.000gr. de CO2, tendremos 3000g (1mol/44,01) = 68,16 mol. Con los que con 3.000 gr. disponemos de 73,52 l. a 20 bar, siendo superior a los 66,30 l. requeridos.
Ahora bien, para un volumen total de ambos grupos (66,16 l. + 66,30 l.) =132,46 l, serían necesarios aprox. 6000gr.
Paso 4. Cálculo de cierre y apertura sin carga de nieve
Para ello se considera la presión de servicio/tarado del compresor como estimación de la presión inicial p0.
Aplicamos la Ley de Boyle (Al ser temp. y masa constantes).
p0·Vcalderín = p1 · (Vcalderín+Vinstalación)
p1 = (p0·Vcalderín)/ (Vcalderín+Vinstalación)
Debido a las caídas de presión en las tuberías en función del dimensionado de la instalación y ante la posibilidad de fugas, se recomienda aplicar un factor de corrección.
Caso práctico: cálculo prescriptivo de un SCTEH en un silo
Todos estos criterios de diseño y cálculo encuentran su expresión práctica en los proyectos reales. Por eso, cerramos este recorrido con un caso práctico que ilustra cómo se aplica el enfoque prescriptivo en una instalación concreta: un silo. Aquí debemos considerar las características particulares de la instalación y el comportamiento esperado en caso de incendio. El enfoque prescriptivo permite dimensionar el sistema de control de humos de acuerdo con los requisitos específicos del silo, asegurando que se cumplan tanto las normativas como las necesidades operativas del sistema. Para obtener más detalles sobre este cálculo y los aspectos técnicos implicados, puedes consultar el artículo completo sobre el cálculo prescriptivo de un SCTEH en un silo aquí.
En Cottés, ofrecemos soluciones integrales y personalizadas para el diseño e implementación de SCTEH. Contamos con un equipo altamente especializado que te acompañará en cada fase del proyecto, desde la planificación inicial hasta la puesta en marcha del sistema, asegurando que se cumplan todas las normativas y requisitos técnicos aplicables.
Nuestra experiencia en el sector nos permite abordar proyectos complejos, adaptándonos a las necesidades específicas de cada instalación. Nos encargamos de dimensionar el SCTEH, garantizando que todos los componentes, desde los aireadores hasta el sistema de accionamiento, funcionen de manera eficiente. Además, te ofrecemos soporte continuo en el mantenimiento de los sistemas de control de humos, asegurando su rendimiento a largo plazo y adaptabilidad ante cualquier cambio normativo o de infraestructura.