Temperatura crítica en acero estructural
La temperatura crítica es un concepto clave en protección pasiva contra incendios. Define el límite a partir del cual una estructura metálica pierde su capacidad resistente.
La Temperatura Crítica es la temperatura que alcanza el acero, o cualquier material, en la que su capacidad resistente remanente se iguala a la solicitación de cálculo en situación de incendio. Es un invariante estructural para cada sector de incendio, determinado únicamente por el diseño y las cargas.
Definición
La Temperatura Crítica es la temperatura del material a la cual el elemento estudiado deja de ser capaz de mantener sus condiciones de resistencia mecánica, aislamiento térmico, estanquidad a las llamas y ausencia de emisión de gases inflamables o tóxicos.
Este valor está determinado por el elemento más vulnerable (viga o pilar) dentro del sector de incendio.
Importancia práctica
- Es crucial que la temperatura crítica sea lo más alta posible, ya que esto indica que la estructura está sobredimensionada (factor de sobredimensionamiento) y resistirá durante más tiempo antes del colapso.
La temperatura crítica es como el umbral de resistencia del cuerpo: cuanto más alto lo tengas, más capacidad tienes de aguantar el incendio.
- La temperatura crítica es independiente de la curva de calentamiento del incendio y de la protección pasiva aplicada. La protección solo afecta el tiempo que se tarda en alcanzar dicha temperatura.
- El concepto simplista de que la Temperatura Crítica es siempre 500ºC debe superarse, ya que este valor depende del grado de utilización de la pieza.
- La comprobación del diseño consiste en verificar que esta temperatura crítica sea igual o superior a la temperatura que alcanzará la pieza bajo la acción del incendio normalizado durante el tiempo de exposición requerido.
Ejemplos
- Para estructuras de acero, la temperatura crítica se calcula a partir del factor de sobredimensionamiento, determinando la temperatura a la cual la reducción de resistencia del acero (pérdida de límite elástico y módulo de elasticidad) iguala la solicitación.
- Para secciones de acero ligero (Clase 4), la temperatura crítica puede ser tan baja como 350ºC.
- En estructuras de fundición, la temperatura crítica se ha atribuido históricamente a 350ºC.
Normativa
En España, el cálculo de la temperatura crítica se recoge en varios documentos normativos:
- Código técnico de la edificación, documento básico de seguridad en caso de incendio (CTE DB SI). En concreto la parte SI-6 y el anejo D especifican algunos métodos de cálculo simplificados.
- Código Estructural (CE). En concreto se dedica el anejo 23 a la definición de la resistencia al fuego de una estructura metálica.
- Eurocódigo 3 (EC3). En concreto la parte 1-2, destinada a evaluar la estructura en situación de incendio.
Preguntas frecuentes (FAQ)
¿La Temperatura Crítica influye en el espesor de la protección?
Sí. Aunque la temperatura crítica no depende de la protección, el espesor de protección debe diseñarse para que la temperatura del acero no exceda la temperatura crítica durante el tiempo de resistencia al fuego exigido (R o antiguamente RF).
¿La temperatura crítica es la misma para todas las piezas de una estructura?
No. La temperatura crítica se calcula para cada elemento.
¿De qué me sirve calcular la temperatura crítica?
Calcular la temperatura crítica de un elemento estructural permite conocer el límite máximo de temperatura que puede alcanzar antes de perder su capacidad resistente. Este dato es fundamental porque:
- Optimiza la protección pasiva: te ayuda a dimensionar el espesor de pintura intumescente u otros sistemas, evitando sobredimensionar y reduciendo costes.
- Mejora la seguridad: garantiza que la estructura cumplirá con la resistencia al fuego exigida por la normativa (R, E, I).
- Permite comparaciones técnicas: diferentes elementos de una misma estructura (vigas, pilares, forjados) pueden tener temperaturas críticas distintas, lo que facilita priorizar las zonas más vulnerables.
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