Aspectes generals de comportament davant del foc a Panells Sandwich
L’objectiu d’aquest capítol és mostrar com els diferents components d’un panell sandvitx (superfícies exteriors, nucli i adhesius) poden influir en la prestació del panell en presència d’un incendi i com, amb una atenta projecció, aquests panells poden respectar els restrictius requisits de reacció al foc. De fet, si es projecten i utilitzen adequadament, els panells sandvitx, classificats per resistir al foc, són segurament la millor solució en totes les aplicacions de construcció en les quals cal posar barreres contra possibles incendis.
Cal recordar que, avui dia, hi ha la tendència de valorar el risc d’un edifici, en cas d’incendi, sobre la base de la prestació esperada de l’edifici en la seva totalitat, més que la de les parts individuals que el componen, com per exemple, els panells sandvitx. Un aspecte important d’aquesta valoració està relacionada amb la instal·lació de mesures afegides de protecció antiincendi com a detectors de fums i sistemes d’extinció de raig d’aigua.
En qualsevol cas, les companyies dassegurances poden requerir la resistència al foc passiva, per exemple en forma de particions resistents al foc.
La decisió d’utilitzar panells sandvitx en un edifici pot estar influïda per objectius generals de seguretat, com ara seguretat del personal, prevenció contra la pèrdua de l’immoble i protecció ambiental:
- protecció del personal: els ocupants d’un edifici, els bombers i els membres de públic que són a prop de l’edifici poden estar exposats als riscos relacionats amb l’aparició d’un incendi. Per tant, l’edifici ha d’estar projectat i construït de manera que:
- la capacitat portant de la construcció estigui garantida durant un període de temps satisfactori;
- es limiti la generació i difusió de l’incendi i els fums a l’interior de l’edifici;
- es limiti la propagació de lincendi als edificis circumdants;
- els ocupants puguin abandonar ledifici o ser rescatats per altres mitjans;
- es tingui en consideració la seguretat dels equips de recuperació;
- protecció ambiental: els factors a considerar estan relacionats amb la limitació:
- dels efectes de l’incendi en edificis o estructures adjacents;
- dels productes gasosos de combustió i fibres alliberades a l’atmosfera;
- de la contaminació de les faldilles aqüíferes després de les operacions d’apagat;
- prevenció contra la pèrdua de l’immoble: un incendi pot tenir una implicació notable en la supervivència d’una empresa, per la qual cosa cal prestar atenció a limitar el dany:
- a l’estructura de l’edifici;
- en el contingut del mateix edifici;
- a les estructures vitals perquè continuïn les operacions de negocis;
- a la imatge pública.
Danys a la salut relacionats amb laparició dun incendi
Quan els materials orgànics, com l’escuma de poliuretà, es cremen, els productes més evidents de la combustió són els fums i els gasos calents. Aquests productes poden constituir una seriosa amenaça per a la salut.
La naturalesa i la quantitat de productes tòxics desenvolupats per la combustió de l’escuma de poliuretà depèn de les condicions de descomposició d’aquesta escuma. Els focs de baixa intensitat sense flama generen sobretot isocianats i monòxid de carboni (CO), mentre que els incendis amb flama, ben ventilats i plenament desenvolupats, produeixen CO i, a temperatures per sobre dels 800 °C, cianur d’hidrogen ( HCN) en concentracions relativament baixes.
Els materials no combustibles generen nivells molt baixos de fums i productes tòxics. Els materials que es produeixen a elevades temperatures, com la llana de roca, són completament inerts en la forma base, però els agents utilitzats per unir les fibres i els adhesius emprats per unir les lloses a les superfícies metàl·liques del panell poden produir petites quantitats de fum i productes tòxics.
Els factors a tenir en compte quan s’usen materials inflamables a la indústria de la construcció són els següents:
- toxicitat i capacitat irritant dels productes de combustió: l’examen de les víctimes d’incendis revelen que la causa més comuna de mort està relacionada amb la inhalació de gasos tòxics, sobretot monòxid de carboni i cianur d’hidrogen; els principals efectes són la irritació dels ulls i de la pell, nàusees, mal de cap, vertigen, vòmits, baixada de la pressió de la sang, pèrdua de consciència, convulsions i símptomes d’asfíxia;
- intensitat de la temperatura/irradiació dels productes de combustió: en cas d’incendi, els gasos calents poden amenaçar les funcions vitals danyant, per efecte de l’elevada temperatura, el tracte respiratori, i causant, per efecte de la calor irradiada, dolors a la pell i greus cremades;
- enfosquiment causat pels productes de combustió: el fum en un edifici que s’incendia impedeix la visió normal, fent més difícil la sortida i endarrerint operacions d’apagat;
- comportament estructural inesperat: en rares circumstàncies, el col·lapse estructural inesperat d’un panell sandvitx pot constituir un perill per a la vida humana. Per exemple, el foc a la façana exterior d’un edifici pot causar la separació de la superfície metàl·lica exterior d’un panell i la consegüent caiguda sobre les persones que hi ha a sota, així com un incendi interior pot comportar la deslaminació d’un panell de sostre, en cas que no hi hagi cap connexió mecànica de les dues superfícies a l’estructura portant d’acer.
Fases d'un incendi
El cicle d‟un incendi s‟articula en tres fases diferents: la fase d‟inici i creixement, la fase plenament desenvolupada, i la fase d‟extinció.
A la primera fase d’inici i creixement la calor produïda és encara molt baixa. El procés es pot produir tant amb combustió lenta com amb flama, i acaba quan els productes volàtils de la combustió comencen a cremar-se.
La segona fase, la fase plenament desenvolupada, inicia amb l’anomenat flashover,
en correspondència del qual totes les fonts inflamables a les rodalies immediates participen improvisadament en l’incendi. El flashover és essencialment un fenomen associat amb la inestabilitat tèrmica (Fig. 9.2). Això comporta un augment immediat de les temperatures dels gasos de combustió i de l’energia emesa per irradiació. En aquesta fase la temperatura dels gasos és molt elevada i pot variar dins un interval de 700-1200 °C.
La fase final és la fase dextinció, la qual es caracteritza per una baixada de la temperatura dels gasos de combustió.
Cal considerar que els incendis reals tenen característiques molt variables, ja que la durada i les temperatures màximes assolides depenen sobretot de la quantitat d’oxigen disponible, de la quantitat i porositat del material inflamable, i de les característiques d’aïllament tèrmic de l’estructura en què es desenvolupa l’incendi. Per aquestes raons, les corbes estàndard temps-temperatura utilitzades a les normatives tenen un caràcter arbitrari i poden representar només marginalment un incendi real, però constitueixen instruments essencials per comparar les prestacions ofertes pels productes.
Conceptes de reacció al foc i resistència al foc
La reacció al foc és el grau de participació d’un panell sandvitx en un incendi a què es veu sotmès; per tant, és un comportament determinat que assumeix extrema importància en les fases inicials d’un incendi.
A la fase de creixement d’un incendi, es poden distingir les següents propietats importants de reacció al foc:
- inflamabilitat: aquesta propietat determina la dificultat amb la qual un material es pot encendre mitjançant una petita flama o una petita font de calor;
- no-combustibilitat: aquesta propietat determina la dificultat amb què un material es crema, desenvolupa calor, i produeix fum i substàncies tòxiques/irritants;
- taxa de calor produïda: la taxa de calor produïda influeix en la quantitat de productes de combustió generats i la velocitat amb què aquests productes es transporten a través de l’edifici;
- propagació de la flama: aquesta propietat indica la velocitat amb què la flama es propaga al llarg de la superfície d’un material;
- liqüefacció i encongiment: alguns materials, com el poliestirè, s’encongeixen amb la font de calor i alliberen gotes de material fos, les quals s’inflamen en contacte amb l’incendi, contribuint a propagar el front de la flama;
- corrosivitat: molts dels materials utilitzats a la indústria de la construcció produeixen, després de la combustió, gasos corrosius per als metalls, com a clorur d’hidrogen; algunes escumes de poliestirè, carregades amb agents retardants de la flama, i el PVC, molt utilitzat en l’aïllament dels cables elèctrics, poden tenir efectes corrosius.
Si les propietats de reacció al foc són extremadament importants a la fase inicial de creixement d’un incendi, el comportament de resistència al foc és important una vegada que es produeix el fenomen del flashover. La resistència al foc, tal com es mostra a la Figura 9,3, representa la capacitat d’un element per a la construcció de:
- resistir el col·lapse estructural;
- resistir la penetració de flames i gasos calents (mantenint, alhora, la integritat estructural);
- mantenir la superfície no exposada al foc prou freda per no iniciar cap combustió als materials que puguin estar en contacte amb aquesta.
La resistència al foc s’expressa com a temps, en minuts, durant el qual la mostra sotmesa a prova satisfà aquests requisits.
Reacció al foc
Classificació d’acord amb la norma EN 13501-1
L’objectiu de la norma EN 13501-1 és definir un procediment harmonitzat per a la classificació de la reacció al foc de productes per a la construcció i els elements d’obres. La classificació es basa en els mètodes de prova següents:
- assaig de no combustibilitat (prEN ISO 1182): aquest mètode de prova identifica els productes que no contribueixen o no contribueixen de manera significativa a l’incendi;
- poder calorífic superior (prEN ISO 1716): aquest mètode de prova determina la màxima producció de calor a la unitat de temps per part d’un element sotmès a combustió;
- · assaig de l’element aïllat cremant (Single Burning Item – EN 13823): aquest assaig valora la contribució potencial d’un panell al desenvolupament d’un incendi, en un escenari que simuli un element individual sotmès a combustió a una cantonada de l’habitació;
- · assaig d’inflamabilitat (prEN ISO 11925-2): aquest assaig valora la inflamabilitat d’un producte sotmès a una petita flama
Un cop s’efectuen aquests assajos, s’utilitzen els resultats per emetre una relació de classificació, l’objectiu del qual és oferir un mètode harmonitzat de classificació del producte provat. D’acord amb els resultats de la prova, s’assigna al producte una Euroclasse específica, d’acord amb la taula 9,1 següent.
Assaig de l'element aïllat cremant (Single Burning Item)
La major part dels productes de construcció venuts a Europa s’han de provar i classificar mitjançant un mètode de prova anomenat Single Burning Item (SBI), és a dir, element aïllat cremant, efectuat segons la norma EN 13823 – “Proves de reacció al foc per a productes per a les obres – Productes de construcció, sòls exclosos, exposats a sol·licitació tèrmica per part d’un element aïllat cremant”.
L’assaig de l’element aïllat cremant (SBI) és un mètode per determinar el comportament de reacció al foc d’un plafó a la cantonada d’una habitació (exclosos els terres), quan es veu exposat a sol·licitació tèrmica d’un element aïllat cremant (un cremador alimentat amb propà) col·locat en aquesta cantonada (Fig. 9.4).
Aïllat cremant
L’aparell d’assaig (Fig. 9.5) està format per una càmera amb una longitud de 3 m, amplada de 3 m, i alçada de 2,4 m, i proveïda de 2 finestres que permeten una visió de la mostra durant la prova.
La càmera està dotada d’una obertura a través de la qual es pot lliscar un suport mòbil, en què es col·loca la mostra de prova; el suport mòbil, en entrar a la càmera, es col·loca dins d’una carcassa, col·locada a prop d’una de les parets de la càmera de prova.
La carcassa sosté una campana rectangular a través de la qual es recullen els productes de combustió amb un sistema d’aspiració adequat. Aquest sistema, format per un conducte que té un diàmetre interior igual a 315 mm, incorpora una secció de mesurament, dotada de termoparells i sensors a través dels quals es mesuren paràmetres com la temperatura i la pressió diferencial, necessaris per calcular la capacitat de els productes de combustió; la secció de mesura conté també una sonda per al mesurament de la taxa de calor produïda, i les relatives guies per reduir la turbulència del flux.
La baixada de visibilitat provocada pels fums es determina mitjançant una làmpada de llum blanca i un sistema de fotocèl·lules.
La mostra de prova consisteix en dues ales verticals, disposades formant un angle recte; en correspondència amb aquest angle, s’utilitzen dos elements d’acer a C per fixar els panells (Fig. 9.6).
Les dimensions de les ales de la mostra de prova són:
- (495 ± 5) mm d’amplada per (1500 ± 5) mm d’alçada;
- (1000 ± 5) mm d’amplada per (1500 ± 5) mm d’alçada.
La mostra es munta en un suport mòbil (Fig. 9.7) col·locat a sota del sistema d’aspiració dels fums i dels productes de combustió; el suport mòbil està dotat d’un cremador triangular de propà els costats del qual tenen una longitud de 250 mm, i és capaç de generar una potència de 30 kW.
La reacció de la mostra a lacció del cremador està controlada tant visualment com amb els instruments adequats. Els paràmetres mesurats, tant durant com després l’acció exercida pel cremador, són els següents (Fig. 9.8):
- augment de la temperatura;
- concentracions d’O2 i CO2;
- atenuació de la llum provocada pels fums;
- propagació lateral de la flama (Lateral Flame Spread – LFS), és a dir, si la flama aconsegueix per mitjà de la propagació la vora de la mostra més allunyada de la cantonada;
- extensió de làrea danyada de la mostra;
- caiguda de gotes o partícules de material inflamat;
- es pren nota de qualsevol altre aspecte rellevant de la mostra durant la prova.
- El component SBI de l’Euroclassificació es basa en els paràmetres següents:
- Velocitat de propagació del foc (Fire Growth Rate Index – FIGRA);
- Calor total produïda en els 10 primers minuts (THR600s) després de l’encesa del cremador;
- Velocitat de propagació del fum (Smoke Growth Rate Index – SMOGRA);
- Producció total de fums als 10 primers minuts (TSP600s) després de l’encesa del cremador.
- La Comissió ha definit els criteris per assignar classes als panells sotmesos a assaig; aquests s’indiquen a la Taula 9.2 a continuació inclosa.
Altres classificacions es refereixen a:
- producció de fums – classes S1, S2, S3;
- alliberament de gotes inflamades – classes D0, D1, D2,
amb les classes de numeració més elevada assignades als materials amb més tendència a produir fums ia alliberar gotes inflamades.
Per tant, recordant aquests criteris de classificació i la taula 9.1, els següents tipus de panells haurien d’incloure’s a les corresponents classes indicades:
- Panells de llana mineral (també acústics) A2 S1 D0
- Panells Firemet B S1 D0
- Panells PIR B S2 D0
- Panells PUR-B2 B S3 D0
- Panells PUR-B3 C S3 D0
A les figures 9.9 i 9,10, que mostren dues mostres sotmeses a assaig SBI, es pot notar que la reacció al foc del panell d’escuma PIR és inferior a la del panell d’escuma B3.
Aprovacions de la Loss Prevention Certification Board (LPCB) i Factory Mutual (FM)
Com ja s’ha esmentat al capítol 6, la indústria dels panells sandvitx en els darrers anys s’ha vist sotmesa a requisits cada cop més severs de prestació en presència d’incendi, no només a causa de la gran atenció prestada als problemes de seguretat en el camp de les obres, sinó també a causa de la pressió cada cop més elevada exercida per les companyies d’assegurances, que busquen garanties cada cop més grans.
En conseqüència, algunes companyies d’assegurances, com ara Factory Mutual (Estats Units), i Lloyds (Regne Unit), han constituït departaments interns d’enginyeria, els més importants dels quals són el FMC (Factory Mutual Research Corporation), i el LPCB ( Loss Prevention Certification Board), desenvolupant mètodes de prova interns per a la valoració del comportament del foc.
Les dues aprovacions principals, que permeten valorar el grau de participació d’un determinat sistema de panells en un incendi al qual es veu sotmès, són:
- Aprovació a la LPS 1181 de la Loss Prevention Certification Board (LPCB), i
- Aprovació a la Factory Mutual Standard 4880 de la Factory Mutual (FM).
Aprovació a la LPS 1181 de la LPCB
L’assaig LPS 1181 permet valorar la prestació d’un sistema de panells sandvitx per determinar-ne la contribució al desenvolupament d’un incendi. Aquest permet provar no només els panells, sinó també els mètodes d’unió, oferint una valoració de la prestació real al foc més precisa que la indicada pels assaigs de reacció al foc a petita escala emprats pels ens certificadors habituals. Per tant, els panells sandvitx, que satisfan els requisits imposats per la LPS 1181, no ofereixen una contribució significativa al creixement de l’incendi, quan es fan servir en combinacions paret/cobertura, de manera coherent amb la configuració de prova prevista per la mateixa normativa .
L’assaig LPS 1181 utilitza una petita habitació amb paret frontal oberta, construïda sobre un paviment sòlid de comento i un altre material, que té una longitud igual a 10 m, amplada igual a 4,5 m, i alçada igual a 3 m (Fig. 9.11 i 9.12).
En correspondència del costat obert de l’habitació, s’ha previst la utilització d’un envà de 750 mm d’alçada per recrear una obertura amb una alçada igual a 2250 mm. A més, l’habitació té una presa d’aire i una finestra d’observació a la paret B.
Una pira de fusta se situa de manera asimètrica a la cantonada dreta de la càmera d’assaig a la banda oposada respecte al que està situat la presa d’aire. La pira s’ha de col·locar sobre un suport de manera que la base de la pira estigui a 760 mm per sobre del paviment (Fig. 9.13).
Després d’haver encès la pira (Fig. 9.14), el temporitzador i tots els instruments de registre de la temperatura es posen en marxa simultàniament. Es realitzen detallades observacions durant l’assaig en relació amb el comportament general de l’estructura de panells, fins i tot en el moment de l’inici, la durada i la posició de cada flamarada, qualsevol possible deformació dels panells, i deslaminació de les superfícies metàl·liques; en general, també s’efectua un registre fotogràfic i gravat de l’assaig durant tota la durada.
L’assaig té una durada aproximada de 30 minuts, després dels quals es valora la prestació del sistema de panells s’acord amb els criteris següents (Fig. 9.15 i 9.16):
- flashover: no s’ha de produir cap flashover al sostre, cosa que significa que la temperatura mitjana a l’interior de l’habitació no ha de superar la temperatura de flashover de 600 °C;
- propagació de flama a la superfície interior: no s’han de produir flames* a la superfície interior més enllà d’1,5m des del perímetre de la pira a les dues direccions horitzontals;
- propagació de flames a la superfície exterior: no s’ha de produir una propagació de la flama* en cap punt de la superfície exterior de la cambra de prova. No es pot produir cap penetració de la flama cap a l’exterior a través de les juntes;
- combustió amagada (capa aïllant): el respecte d’aquest requisit es pot determinar durant l’anàlisi visual postassaig i es pot valorar sobre la base de l’extensió del dany descrit al punt 6;
- caiguda de peces de material inflamat: no s’ha de produir la caiguda de peces de material inflamat des del sostre a l’exterior de l’àrea al voltant de la pira definida a la Fig. 9.16;
- entitat del dany: el respecte d’aquest criteri és certificat pel laboratori i és comprovat pel LPCB tenint en compte les dades existents.
Un sistema de panells que passa aquest assaig està aprovat com a LPS 1181 Grau B. En qualsevol cas, si el sistema de panells també es prova per a la resistència al foc (tractada més endavant en aquest capítol), d’acord amb la norma LPS 1208, i ha aconseguit almenys una integritat de 30 minuts i un aïllament de 15 minuts, pot aprovar-se com LPS 1181 Grau A.
Marca d´aprovació LPCB
La marca d’aprovació LPCB per a utilització en xapes, literatura, publicitat, embalatges i altres formes gràfiques es mostra a la Fig. 9.17.
Aprovació de la Factory Mutual (FM)
En contrast amb la LPS 1181, Factory Mutual ha creat una classificació diferent per a la reacció al foc dels panells sandvitx que, atès que s’han d’emprar a la indústria de la construcció, cal que s’incloguin a la Classe 1.
Els requisits que els panells sandvitx han de respectar per ser classificats com a Classe 1 segons la classificació de reacció al foc FM, s’indiquen en les normes següents:
- Factory Mutual Standard 4880, que inclou els requisits d’aprovació per als panells de paret interior i sostre, així com els requisits de prova al foc per als panells de paret exterior;
- Factory Mutual Standard 4881, que inclou els requisits d’aprovació per als panells de paret exterior;
- Factory Mutual Standard 4471, que inclou els requisits d’aprovació per als panells de cobertura; un panell de cobertura de Classe 1 satisfà els criteris definits per aquesta norma per resistir el foc, el vent, les petjades, la calamarsa, i per a l’estanquitat a l’aigua.
Els assaigs de reacció al foc prescrits per les normes esmentades per assignar als panells la classificació de classe 1 són els següents:
- assaig de la cantonada amb alçada 25 peus (7,6 m);
- assaig de la cantonada amb alçada 50 peus (15,2 m);
- assaig de lhabitació, efectuat dacord amb la ISO 9705.
Descripció de les proves
L’estructura utilitzada per a l’assaig de la cantonada amb una alçada de 25 peus (7,6 m) està formada per una carcassa d’acer sobre la qual es munten els panells de paret i de cobertura/sostre a sotmetre a prova.
Les mostres s’han de muntar per cobrir l’alçada total de les dues parets, a la zona que va des de la cantonada a 6,10 ma les dues direccions horitzontals, i la meitat superior de 6,10 ma 11,58 ma la paret sud, ia 15,24 ma la paret est (Fig. 9.18); s’han d’usar taules de guix, amb un gruix de 16 mm, per cobrir les restants seccions no panelades d’aquestes parets. Per obtenir una superfície d’assaig contínua, les mostres s’han d’instal·lar a la paret interior de la carcassa d’acer.
Després d’haver instal·lat els termoparells per a la detecció de temperatures a les posicions indicades per la norma, s’encén una pira de 336 kg de peces de fusta, col·locada prop de la cantonada.
La durada de l’assaig és de 15 minuts, durant els quals es registren els senyals derivats pels termoparells amb intervals no superiors als 10 segons.
A més:
- s’efectua un registre enregistrat de l’assaig des dels instants de preparació fins a la seva compleció;
- es fan fotografies en blanc i negre i en color abans de l’assaig, durant l’assaig amb intervals no superiors a un minut, i després de la compleció de l’assaig un cop el fum s’ha aclarit i l’estructura de prova s’ha refredat;
- s’anoten o es registren observacions detallades abans de l’assaig, quan es produeixen esdeveniments significatius durant l’assaig, i després de l’assaig quan les condicions de visibilitat i de temperatura ho permeten.
- Durant l’assaig no s’han de produir casos significatius de purga d’aire a través dels panells de paret i de cobertura/sostre. Aquestes purgues provoquen un refredament sensible de l’àrea afectada i una reducció de la propagació de la flama, amb la consegüent sensible reducció de la precisió dels resultats obtinguts.
- L’estructura per a l’assaig de la cantonada amb una alçada de 50 peus (15.2 m) és una carcassa d’acer formada per suports horitzontals i verticals sobre els quals s’han muntat els panells de paret i de cobertura/sostre.
- Ambdues parets de la carcassa tenen una longitud de 6,10 mi formen al punt d’intersecció un angle de 90 graus. La distància entre el terra de ciment i la carcassa del sostre és igual a 50 peus (15,24 m). La carcassa per al sostre forma un triangle isòsceles els costats de la qual tenen una longitud de 6,10 m (Fig. 9.19).
- L’assaig s’efectua encenent una pira de 336 kg de peces de fusta, col·locada a prop de l’angle de prova. La durada de l’assaig és de 15 minuts, durant els quals se segueixen els mateixos procediments de detecció de la temperatura i de les dades visuals descrites per a l’assaig de 25 peus.
- L’assaig de l’habitació ISO 9705 valora les característiques de reacció al foc d’un producte de construcció, engreixant un incendi a l’angle d’una petita habitació dotada d’una sola obertura en forma de porta a una de les parets amb una longitud inferior.
- L’aparell de prova és una petita habitació construïda amb material no combustible, com a blocs de cendres, amb unes dimensions de 2,4 m d’amplada, 3,6 m de longitud i 2,4 m d’alçada (Fig. 9.20).
- La mostra a sotmetre a prova s’obté muntant els panells tant al sostre com a les parets de l’habitació, excepte a la paret dotada d’obertura.
- Es col·loca un cremador de gas propà a una de les cantonades de l’habitació i produeix una potència de 100 kW durant els primers 10 minuts, i de 300 kW durant els següents 10 minuts; el temps total de prova és igual a 20 minuts.
- Els gasos de combustió es recullen amb un sistema d’aspiració, la campana del qual està col·locada fora de l’habitació davant la porta d’entrada, i on es mesuren la calor produïda a la unitat de temps, la calor total produïda, i la quantitat de fums alliberats. S’analitza i es descriu la propagació de la flama al llarg dels murs i el sostre sobre la base d’una pura observació visual. Si les flames surten per la porta d’entrada, això vol dir que s’ha produït el fenomen de flashover i es conclou la prova (Fig. 9.21).
Requisits
Pel que fa als assaigs de cantonada, la norma que prescriu que:
- per a una aprovació a la classe 1 a una alçada màxima de 30 peus (9,1 m), el muntatge de panells no haurà d’afavorir cap incendi autopropagant que arribi fins i tot una sola de les vores de l’estructura de prova amb una alçada de 25 peus (7,6 m), amb evident incendi i dany del material;
- per a una aprovació a la classe 1 a una alçada màxima de 50 peus (15,2 m), el muntatge de panells haurà de satisfer els requisits per a l’aprovació a la classe 1 a una alçada màxima de 30 peus (9,1 m) i no ha d’afavorir cap incendi auto- propagant que arribi fins i tot a una de les vores de l’estructura de prova amb una alçada de 50 peus (15,2 m), amb evident incendi i dany del material;
- per a una aprovació a la classe 1 sense cap enllaç d’alçada, el muntatge de panells haurà de satisfer els requisits per a l’aprovació a la classe 1 a una altura màxima de 30 peus (9,1 m), no haurà d’afavorir cap incendi autopropagant que arribi fins i tot un sol de les vores de l’estructura de prova amb una alçada de 50 peus (15,2 m), amb evident incendi i dany del material, i no s’haurà de produir l’inici d’incendi als panells del sostre al assaig d’angle amb una alçada de 50 peus (15,2 m).
Pel que fa a l’assaig de l’habitació (ISO 9705), un muntatge de panells:
- no ha d’afavorir cap incendi autopropagant que surti de l’habitació de prova en els 20 minuts de durada de la prova, amb evident incendi i dany del material;
- no haurà de generar una quantitat excessiva de fums durant la prova, i
- haurà de sostenir la càrrega aplicada (si és present), durant tota la durada de la prova.
Marques d’aprovació FM
La marca d’aprovació FM en forma de diamant per a utilització en xapes, literatura, publicitat, embalatges i altres formes gràfiques es mostra a la Fig. 9.22; quan la reproducció de la marca és impossible, se suggereix una versió modificada del diamant (Fig. 9.23).
Classificació italiana de reacció-al foc (Decret Ministerial 26.6.84)
A Itàlia, la determinació de les característiques de reacció al foc dels materials està regulada pel Decret ministerial 26.6.84 “Classificació de reacció al foc i homologació dels materials per a la prevenció d’incendis”.
La norma prescriu que els panells sandvitx, que són combustibles a causa dels materials orgànics que els formen (escuma de poliuretà, agents lligants per a les fibres de llana mineral, pintures) es classifiquin d’acord amb els resultats obtinguts en les proves següents:
CSE RF2, assaig de combustibilitat a la petita flama, efectuat aplicant una petita flama a la vora de la mostra de prova de manera que se simula la fase d’inici d’un incendi (Fig. 9.24);
CSE RF3, assaig del panell radiant (Fig. 9.25), efectuat sotmetent la mostra de prova a una petita flama pilot ia un panell radiant, de manera que se simula un incendi plenament desenvolupat que actua a la mateixa mostra.
El mètode de classificació assigna al panell un número que pot variar de 0 a 5 (0,1,2,3,4,5); els números més baixos indiquen les millors característiques de reacció-al-foc, i pren en consideració l’aplicació final del panell sotmès a prova: els panells sandvitx es poden considerar o com a elements estructurals purs o com a elements estructurals aïllats.
Un panell sandvitx, considerat com a element estructural pur, es classifica sotmetent a prova només la superfície metàl·lica exterior; des del moment que la pintura present en aquesta superfície és essencialment un material orgànic, aquesta pot generar una petita propagació de flama a la superfície mateixa del panell, fent que el panell s’integri a la Classe 1.
Si el panell sandvitx es considera element estructural amb propietats aïllants, la norma preveu una classificació de doble nombre, amb el primer número referit al panell sandvitx en la seva totalitat (per als panells sandvitx en general és igual a zero després d’autocertificació), i el segon referit només a la capa interior aïllant.
Com a exemple, s’indica la classificació italiana per als tipus de panell següents (dels quals anteriorment en aquest capítol s’ha ofert la classificació en base a l’EN 13501-1):
- Panells de llana mineral (també acústics) Classe 1 / Classe 0-0
- Panells Firemet Classe 1 / Classe 0-2
- Panells PIR Classe 1 / Classe 0-2
- Panells PUR-B2 Classe 1 / Classe 0-2
- Panells PUR-B3 Classe 1 / Classe 0-4
Resistència al foc
La determinació de la resistència al foc preveu l‟exposició de l‟element a un foc amb unes característiques regulades per norma, i el temps de resistència determinat d‟aquesta manera és una propietat important dels elements de construcció, ja que pot representar l‟interval de temps suficient perquè les persones puguin fugir dun incendi.
L’assaig per als panells sandvitx és efectuat pels països europeus respectant les següents normes harmonitzades:
- EN 13501-2, Classificació al foc dels productes de construcció i dels elements per a les obres – Part 2: Classificació utilitzant dades derivades d’assaig de resistència al foc;
- EN 1363-1, Assaig de resistència al foc – Part 1: Requisits generals;
- EN 1364-1, Assaig de resistència al foc per a elements no portants – Part 1: Parets;
- EN 1364-2, Assaig de resistència al foc per a elements no portants – Part 2: Sostres;
- EN 1365-2, Assaig de resistència al foc per a elements portants – Part 2: Paviments i cobertures.
Segons les normes esmentades, els panells sandvitx es munten sobre l’estructura d’un forn, de manera que s’obté un muntatge les dimensions del qual són típicament 3 x 3 metres per a les parets, i 4 metres de longitud per 3 metres d’ample en cas de cobertures i sostres. S’utilitzen dos tipus diferents de forn, un d’horitzontal per a les cobertures i els sostres, i un de vertical per als panells de paret (Fig. 9.26).
Un cop s’ha completat el muntatge dels panells de mostra a l’estructura del forn, es col·loquen una sèrie de termoparells a les superfícies metàl·liques exteriors dels mateixos panells, per determinar l’augment de les temperatures màximes i mitjanes durant la prova (Fig 9.27).
A la figura 9.28 es mostra l’esquema de muntatge dels panells sandvitx de paret per a l’assaig de resistència al foc; a la figura els quadrats indiquen els punts d’aplicació dels termoparells per a la temperatura màxima, mentre que els cercles indiquen els punts d’aplicació dels termoparells per a la temperatura mitjana. A més, es mesura la curvatura del sistema de panells amb intervals de temps regulars en correspondència dels punts marcats amb els punts negres.
Finalment, l’assaig de resistència al foc s’efectua augmentant en el temps la temperatura de la cavitat darrere del sistema de panells segons una corba estandarditzada.
El resultat final de l‟assaig consisteix en una classificació de l‟element mitjançant tres símbols:
- R per a la capacitat portant (només en cas de cobertures/sostres);
- I per a la integritat;
- I per a l’aïllament,
els quals expressen els tres requisits diferents de resistència al foc, cadascun unit al temps corresponent de resistència detectat (minuts); aquests intervals de temps poden assumir un dels valors següents: 15, 20, 30, 45, 60, 90,
Els símbols s’utilitzen de la manera següent:
- Elements portants (cobertures/paviments):
- REI (temps) temps mínim durant el qual se satisfan tots els criteris;
- RE (temps) temps mínim durant el qual se satisfan dos criteris, capacitat portant i integritat;
- R (temps) temps mínim durant el qual se satisfà el criteri de capacitat portant.
- Elements no portants (parets/sostres):
- EI (temps) temps mínim durant el qual se satisfan dos criteris d’integritat i d’aïllament;
- E (temps) temps mínim durant el qual se satisfà el criteri d integritat.
Per tant, un panell sandvitx amb una capacitat portant de 155 minuts, una integritat de 80 minuts, i un aïllament tèrmic de 42 minuts, es classifica com a REI 30, RE 60, o R 120 (els temps s’arrodoneixen per defecte als valors més propers previstos per la norma); de la mateixa manera, un element de construcció amb una capacitat portant de 70 minuts, i una integritat de 35 minuts es classifica com a R 60, o RE 30.
Cal reconèixer que un panell sandvitx exposat al foc perd ràpidament la seva resistència a flexió (Fig. 9.29). En qualsevol cas, si les superfícies metàl·liques del panell estan sòlidament connectades a l’estructura, es poden assolir períodes satisfactoris de resistència al foc.
Pel que fa a les característiques d’aïllament, són possibles resistències al foc superiors a 120 minuts en cas de llana mineral, mentre que, a causa del ràpid deteriorament de les propietats aïllants, la major part dels panells amb capa aïllant d’escuma poden assolir només breus períodes de resistència al foc, típicament fins a 15 minuts per a un panell dʻescuma de poliuretà.
Com a exemple, s’indica a continuació la classificació per a la reacció i la resistència al foc dels panells PanelSadnwich.ORG següents:
- Llana Roca Roof 80 mm
- Resistència al foc : REI 60
- Reacció-al foc : A2 S1 D0
- Fric 80 mm
- Resistència al foc : REI 30
- Reacció-al foc : B S1 D0
