Conductividad térmica
La conductividad térmica es una propiedad física de los materiales que mide su capacidad para transferir calor. En protección pasiva contra incendios, la altísima conductividad del acero estructural es su mayor vulnerabilidad, ya que propaga rápidamente el calor por toda la sección, elevando su temperatura hasta el colapso.
Definición
En el cálculo de estructuras sometidas al fuego, la conductividad térmica (designada con la letra $\lambda$ y medida en W/m·K) define la velocidad a la que el calor del incendio penetra y se distribuye a través del perfil metálico. El acero al carbono tiene una conductividad muy elevada (aproximadamente 54 W/m·K a 20 ºC), lo que provoca que un elemento de acero expuesto al fuego se caliente de forma rápida y prácticamente uniforme en toda su masa, a diferencia del hormigón o la madera que actúan de manera inherente como aislantes.
Importancia práctica
Conocer este parámetro es esencial en ingeniería contra incendios para evaluar cómo responderá un elemento estructural ante la acción del fuego. Dado que el acero transfiere el calor con tanta facilidad, es incapaz de protegerse a sí mismo. Esto obliga a los proyectistas a implementar sistemas de protección pasiva (materiales con conductividad térmica muy baja) que actúen como barrera, reduciendo drásticamente la transferencia de calor desde los gases del incendio hacia el núcleo de acero, garantizando así la capacidad portante exigida.
Ejemplos y normativa relacionada
- Ejemplos prácticos: Si una viga de acero continua atraviesa un tabique sectorizador, su alta conductividad térmica puede hacer que el calor del sector incendiado viaje a través del metal y provoque la ignición de materiales en el sector adyacente, incumpliendo el criterio de aislamiento (I). Por ello, se exigen sellados y recubrimientos específicos en estas penetraciones.
- Normativa: En España, las propiedades térmicas de los perfiles metálicos a altas temperaturas se rigen por los Eurocódigos (UNE-EN 1993-1-2) y el Código Estructural (Anejo 23). Estos documentos establecen las fórmulas para calcular cómo disminuye la conductividad térmica del acero a medida que aumenta su temperatura durante un incendio.
Preguntas frecuentes (FAQ)
¿Por qué el acero pierde resistencia tan rápido en un incendio?
Debido a su altísima conductividad térmica combinada con su elevada masividad, el calor del incendio penetra y se distribuye casi instantáneamente por la pieza, reduciendo su límite elástico y módulo de elasticidad en muy pocos minutos.
¿Cambia la conductividad del acero con la temperatura?
Sí. Según el Eurocódigo 3, la conductividad térmica del acero al carbono disminuye linealmente a medida que se calienta, pasando de unos 54 W/m·K a 20 ºC a estabilizarse en 27,3 W/m·K a partir de los 800 ºC.
¿Cómo se contrarresta la conductividad del acero?
Aplicando en su superficie materiales aislantes con un valor de $\lambda$ muy bajo (típicamente inferior a 0,2 W/m·K), como pinturas intumescentes, paneles de silicato o morteros de lana de roca.