Introducción
La temperatura crítica es un parámetro fundamental en el diseño de estructuras de acero en situación de incendio. Se define como el umbral térmico a partir del cual se produce una reducción significativa en la capacidad portante del acero, implicando la pérdida de la rigidez y la integridad estructural. Contrario a la creencia extendida de que el acero se degrada a 500 °C, estudios normativos y experimentales demuestran que la temperatura crítica varía en función de múltiples factores, como la geometría del elemento y las condiciones de carga, siendo generalmente inferior a los 500 °C.
Para ilustrar este concepto, podemos compararlo con el trabajo de un herrero al calentar el acero antes de moldearlo. Si el herrero no aplica suficiente calor, el acero se mantiene rígido y es muy difícil de deformar, lo que obliga a usar una gran fuerza. En cambio, si se calienta en exceso, el material se ablanda demasiado, haciendo que sea casi imposible mantener la forma deseada. De forma similar, en el diseño estructural la temperatura crítica se relaciona con la combinación de fuerza y calor que resiste el perfil: a mayor calor se requiere menos fuerza para deformar el acero, y a menor calor se necesita más fuerza para lograr la deformación necesaria.
Más calor ⟹ Menos fuerza
Menos calor ⟹ Más fuerza
Factores que influyen en la temperatura crítica del acero
Normativa Española y Europea
En el ámbito español, el diseño y la protección a resistencia contra incendios se rigen por el CTE-DB-SI6, el anejo 23 del Código Estructural, que establecen las directrices para el dimensionado y la protección pasiva de los elementos de acero. A nivel europeo, se complementa con normativas internacionales (en concreto, para el acero aplica la parte 1-2 del EC3), teniendo todas estas normativas la curva ISO834 como fundamental para definir la curva tiempo-temperatura en condiciones de incendio.
El Incendio Normativo y la Curva ISO834
La curva tiempo-temperatura ISO834 es un estándar internacional que simula la evolución térmica en un incendio. Esta curva describe cómo aumenta la temperatura en función del tiempo, permitiendo determinar la exposición térmica de los elementos estructurales. Con ello, se puede calcular de manera precisa la temperatura crítica a la que el acero pierde parte de su capacidad portante, lo cual es vital para dimensionar sistemas de protección pasiva adecuados sin sobredimensionar la intervención.
No obstante, cabe destacar que algunas normativas municipales limitan el uso de los fuegos paramétricos (curvas de incendio real) a casos muy especiales.
Beneficios de Aplicar la Protección Pasiva Basada en la Temperatura Crítica
El diseño basado en la temperatura crítica real del elemento ofrece importantes ventajas tanto en términos de seguridad como de eficiencia económica:
Optimización de Materiales
Hasta niveles de resistencia al fuego R30, en muchas ocasiones resulta innecesario recurrir a sistemas ignífugos adicionales, lo que evita sobrecostes. En otras palabras, existe la posibilidad de que en un incendio, el acero no alcance la temperatura a la que sus propiedades estructurales disminuyen por debajo del límite necesario para el colapso.
Siguiendo la analogia anteriormente expuesta, no se calienta la herradura lo suficiente como para que la solicitación del perfil lo deforme.
Ahorro Significativo a partir de R60
Cuando se alcanza una resistencia al fuego de R60 (dependiendo de la masividad del perfil) y para tiempos de R90, R120 y R180, el ahorro en costes puede superar fácilmente el 40%, dependiendo de la masividad del elemento y la duración de la exposición.
Aplicación Precisa de la Protección
Mediante cálculos basados en la temperatura crítica, se puede aplicar la cantidad justa de pintura intumescente, evitando el sobredimensionamiento y optimizando la inversión en protección.
Es notable que, a pesar de su importancia, la aplicación de cálculos precisos basados en la temperatura crítica es una práctica poco extendida en el sector. En general los aplicadores se apoyan en tablas genéricas a 500ºC, lo que deriva con total seguridad en un sobredimensionamiento y, por ende, en un incremento innecesario de los costes.
Herramientas para el Cálculo y Optimización
Para facilitar el diseño y demostrar de forma práctica los beneficios de un enfoque basado en la temperatura crítica, he desarrollado dos herramientas en línea:
Calculadora de Temperatura Crítica:
Permite aproximar la temperatura crítica de un elemento a través de un formulario web.
Accede a la Calculadora de Temperatura Crítica
Buscador de Espesores:
Con los inputs necesarios, esta herramienta consulta las tablas de fabricantes y devuelve todos los espesores disponibles. Es una herramienta útil para concienciar sobre el ahorro potencial al aumentar la temperatura crítica y para comparar diferentes marcas comerciales.
Accede al Buscador de Espesores
Adicionalmente, se hace referencia a un estudio de caso que ejemplifica el ahorro económico y técnico obtenido mediante la aplicación precisa de la protección pasiva basada en la temperatura crítica. En una próxima entrada se publicará dicho ejemplo, lo que permitirá profundizar en la metodología y los beneficios alcanzados.
Conclusiones
El enfoque basado en la determinación precisa de la temperatura crítica, sustentado en la normativa española y europea, representa un avance en el diseño de estructuras de acero. Aplicar una protección pasiva acorde con las necesidades reales del elemento no solo mejora la seguridad estructural, sino que también permite alcanzar un equilibrio óptimo entre inversión y rendimiento, consiguiendo ahorros importantes en la aplicación de la pintura intumescente. Esta metodología, aunque aún poco extendida, se perfila como una solución rentable y técnicamente robusta en la protección contra incendios.
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