Segundo artículo de una serie sobre viviendas de concreto 

De Joe Nasvik 

Existen muchas formas de construir una casa de concreto; los métodos más populares hoy en día incluyen el encofrado desmontable, el concreto prefabricado, los bloques de concreto rellenos de lechada y los encofrados de concreto aislante (ICF, por sus siglas en inglés). Las casas de concreto pueden ser construcciones modernas muy caras, construidas para parecerse a cualquier otra casa de la calle o construidas en masa con una buena relación costo-eficacia. 

En cierto modo, es más fácil hablar de cómo las casas de concreto pueden resistir huracanes, tornados, inundaciones y terremotos que relatar cómo pueden comportarse en situaciones de incendio. Sin embargo, a los habitantes de Los Ángeles les preocupa los incendios y saber cómo reconstruir las casas perdidas con una mejor resistencia al fuego. Ciertamente, nadie quiere que esto vuelva a suceder otra vez en un clima que probablemente producirá condiciones cada vez más favorables para los incendios fuera de control. 

Lo que puede decirse sin reservas del concreto es que es un material incombustible y tiene una buena resistencia al fuego. Pero es resistente al fuego, no es ignífugo. Ningún material es ignífugo porque en algún momento el calor intenso cambia las características de todos los materiales, incluido el concreto. Los dos factores que modifican la resistencia al fuego del concreto son la intensidad del calor al que está expuesto y la duración de esa exposición. Estas son las dos condiciones con las que trabajan los diseñadores e ingenieros para proporcionar estructuras seguras.
 

Pruebas de NFPA 285 realizadas en los Laboratorios Intertek en York, PA. Crédito de la foto: Asociación Nacional de Concreto Listo para Mezclar (NRMCA) y la Asociación de Fabricantes de Formas de Hormigón Aislado (ICFMA).

Pruebas contra incendios 

A principios del siglo XX, el Instituto Nacional de Estándares (actualmente, NIST, por sus siglas en inglés) estableció la investigación sobre los incendios en los edificios, analizando diversos materiales de construcción. El interés por el concreto se aceleró a principios de la década de 1950, cuando la Portland Cement Association (actualmente American Cement Association), con sede en Skokie (Illinois), construyó una gran instalación para poner a prueba el concreto contra incendios, gran parte de estas pruebas dirigidas a elementos de construcción como columnas, vigas y suelos. Trabajaban para aumentar su rendimiento y proporcionar las directrices y especificaciones necesarias para construir con concreto. También calentaron el concreto hasta el fallo para comprender mejor la naturaleza de estos. 

Kevin Mueller, asociado sénior del Grupo de diseño de protección de Thornton Tomasetti en Chicago, Illinois, cuenta que una vez puso a prueba un muro de concreto en un laboratorio de pruebas contra incendios durante 14 horas. El calor se dirigió a un solo lado del muro, y al final alcanzó los 2000 grados Fahrenheit. Dijo que a las nueve horas apenas se observaban daños. Al cabo de 14 horas, la superficie estaba dañada, pero el muro permanecía estructuralmente intacto. Maged Youssef, profesor de ingeniería de la Western University de London, Ontario, afirma que el agua del concreto (siempre hay algo de agua en el concreto) puede convertirse en vapor con un calentamiento sostenido, provocando desconchonesdesconches en las superficies. Thomas Gernay, profesor adjunto de ingeniería estructural contra incendios en la Universidad Johns Hopkins de Baltimore, Maryland, advierte de que el nivel de capacidad de carga del concreto también cambia cuando se calienta. «A 1100 grados Fahrenheit pierde aproximadamente la mitad de la resistencia a la compresión, y esto sigue siendo así después de que el concreto se enfría. Pero se necesita una gran carga de combustible», afirma. 

Mueller añade que los primeros signos de deterioro del concreto debido al calor se producen cuando el agua empieza a salir del concreto. «A 1100 grados, el agua de hidratación se expulsa por completo y provoca una ruptura permanente e irreversible de los enlaces químicos del concreto». 

La relación entre el concreto y la armadura de acero 

Cuando los ingenieros diseñan losas con concreto y barras de refuerzo juntos, el resultado es un concreto estructural capaz de soportar grandes cargas. El concreto es muy fuerte en la compresión y el acero en la resistencia a la tracción, por lo que ambos materiales se complementan. Gernay, Mueller y Youssef (cada uno es miembro de ACI 216 – Resistencia al fuego y protección contra incendios de las estructuras) coinciden en que cuando la temperatura del acero alcanza los 800 grados Fahrenheit, se vuelve maleable y se dobla en la dirección de las fuerzas que se le aplican. Por otro lado, el concreto no es un buen conductor del calor, y se necesita un tiempo considerable para que el calor se mueva a través de este, protegiendo las barras de acero (barras de refuerzo) de alcanzar temperaturas críticas de 800 grados. Existe un acuerdo general en el sector de que una pulgada de concreto, denominada «recubrimiento», sobre las barras de refuerzo las protege de alcanzar los 800 grados Fahrenheit durante aproximadamente una hora, mientras que un recubrimiento de dos pulgadas las protege durante dos horas. Las autoridades responsables de los códigos de la edificación a veces establecen el grosor del recubrimiento que desean para los edificios de sus jurisdicciones. 

Proteger las barras de acero del calor es la máxima prioridad para el concreto en caso de incendio. Mueller afirma que un incendio local intenso puede dañar parte de una casa de concreto, mientras que una exposición prolongada a temperaturas de 1000 grados Fahrenheit en un área extensa puede provocar el fallo del concreto. 

Incendios forestales 

Los incendios de Los Ángeles se avivaron por vientos de hasta 100 mph, que quemaron maleza y otras cosas que produjeron altas temperaturas. Las brasas, impulsadas por el viento a gran velocidad, precedieron a los incendios y encendieron todo lo que podía arder. Las brasas se introdujeron en el interior de las casas y bajo los tejados, provocando incendios en toda la vivienda a altas temperaturas que calcinaron los edificios hasta los cimientos. En el mejor de los mundos, un incendio forestal pasaría por delante de una casa de concreto diseñada para resistir el fuego y seguiría su camino, sin tiempo para desarrollar mucho calor en el concreto. Después, los propietarios podrían limpiar los escombros, volver a sus casas y la vida continuaría. 

Youssef afirma que la meta de todas las viviendas debería ser mantener los materiales combustibles alejados del exterior de las casas para garantizar un bajo desarrollo del calor. Pero, por ejemplo, saber cómo proteger los depósitos de propano en regiones donde son necesarios es un problema que requiere la ayuda de expertos. 

Evitar que el fuego se introduzca en el interior 

Uno de los principales objetivos de la construcción de cualquier tipo de vivienda debe ser evitar que el fuego exterior se introduzca en el interior. En el caso de las casas de concreto, la principal preocupación es la carga de combustible del mobiliario. Es posible que el mobiliario eleve la temperatura lo suficiente en algunas habitaciones como para causar daños a la estructura, aunque tal vez sea poco probable. Pero los propietarios deben tener en cuenta sus muebles y la cantidad de combustible que representan. 

Independientemente del material utilizado para construir una casa, los constructores y propietarios deben evitar que el fuego llegue al interior. 

Según Youssef, los dos sitios más vulnerables a la entrada del fuego son los tejados y las ventanas. No deben utilizarse materiales inflamables como tejas de asfalto o madera en los tejados. La mayoría de los tejados tienen respiraderos que permiten la circulación del aire dentro de la cavidad del tejado, y estos respiraderos deben construirse de forma que impidan la entrada de chispas y brasas en la envoltura del edificio. Lo mismo ocurre con las rejillas de ventilación de lavadoras, secadoras y sistemas de calefacción. 

Algunos sistemas de casas de concreto tienen paredes de concreto pero utilizan madera para construir tejados inclinados. Los tejados planos construidos con losas de concreto son una mejor opción para la protección contra incendios, y pueden diseñarse para soportar cualquier carga que se necesite. 

Muchas construcciones de casas de concreto utilizan otros materiales para construir las paredes interiores para ayudar a reducir los costes de construcción y facilitar la instalación de fontanería, electricidad y permitir volver a diseñar los espacios interiores en el futuro. En lugar de utilizar montantes de madera para esto, considere el uso de montantes de acero como una mejor manera de reducir la carga de combustible interior, ya que este es un enfoque estándar para la construcción comercial. 

Youssef afirma que el fuego no suele entrar en el interior de una casa fundiendo el cristal de las ventanas, sino que el gradiente de temperatura desigual que se desarrolla en los paneles de cristal provoca su rotura. Sorprendentemente, algunos fabricantes de ventanas de ámbito nacional no ofrecen ventanas ni cristales con clasificación ignífuga, por lo que quienes vivan en zonas propensas al fuego, como Los Ángeles, deben procurar comprar ventanas con clasificación ignífuga. También pueden plantearse instalar contraventanas resistentes al fuego para proteger las ventanas. 

Los sistemas de rociadores también son una opción, pero pueden añadir un coste significativo a una construcción y requerirían un suministro de agua adecuado.  

El concreto y el fuego 

Ningún material de construcción es perfecto, pero el concreto es probablemente la mejor opción en cuanto a la resistencia al fuego. Reduce la carga de combustible en una casa y garantiza que las temperaturas del fuego no sean demasiado altas. Cuando construye una casa de concreto, también es atento con los vecinos porque contribuye a reducir la carga de fuego en el vecindario. Además, no es difícil diseñar la casa para que sea sismorresistente al mismo tiempo que se diseña para que sea resistente al fuego. 

En el próximo artículo de esta serie hablaremos de la ingeniería estructural y el diseño de viviendas resistentes a la actividad sísmica.