El humo es una mezcla de gases, partículas y vapores generados durante la combustión.

Puede contener:

• Monóxido de carbono.
• Dióxido de carbono.
• Partículas de hollín.
• Gases irritantes.
• Vapores tóxicos.
• Aire a elevada temperatura.
• Productos de combustión incompleta.

Durante un incendio, el humo puede desplazarse rápidamente por:

• Pasillos.
• Escaleras.
• Ascensores.
• Conductos.
• Falsos techos.
• Shafts.
• Aberturas.
• Fachadas.
• Juntas constructivas.

Debido a su temperatura, el humo tiende a ascender. Sin embargo, su movimiento también está influenciado por el viento, el efecto chimenea, las diferencias de presión y la operación de los sistemas HVAC.

¿Cuál es el objetivo de un sistema de control de humo?

El sistema se diseña para cumplir uno o varios objetivos específicos.

Entre los principales se encuentran:

• Mantener las rutas de evacuación con mejores condiciones.
• Evitar el ingreso de humo a las escaleras.
• Limitar la propagación entre pisos.
• Confinar el humo dentro del sector del incendio.
• Mantener una capa inferior con mayor visibilidad.
• Facilitar el acceso de los bomberos.
• Reducir la exposición a gases tóxicos.
• Controlar la temperatura en determinadas zonas.
• Proteger vestíbulos, refugios y espacios críticos.
• Dirigir el humo hacia puntos seguros de extracción.

El objetivo no siempre es eliminar completamente el humo. En muchos casos, el sistema busca mantenerlo confinado o por encima de una altura determinada durante el tiempo necesario para evacuar.

¿Cómo funciona un sistema de control de humo?

El funcionamiento depende de la estrategia adoptada, pero generalmente sigue una secuencia coordinada.

1. Detección del incendio

El sistema de detección identifica una condición de emergencia mediante:

• Detectores de humo.
• Detectores de temperatura.
• Detectores de llama.
• Sistemas de aspiración.
• Estaciones manuales.

La señal es enviada al panel de alarma contra incendios.

2. Identificación de la zona afectada

El sistema determina en qué sector se ha producido la alarma.

Esto permite activar únicamente los equipos correspondientes a la zona afectada y evitar que el humo se propague hacia otras áreas.

3. Reconfiguración del sistema HVAC

El sistema de climatización normal puede detenerse o cambiar su modo de operación.

Pueden ejecutarse acciones como:

• Detener ventiladores de retorno.
• Cerrar compuertas.
• Parar unidades de aire acondicionado.
• Habilitar conductos para extracción.
• Evitar la recirculación del humo.

4. Activación de la extracción

Los ventiladores extractores retiran humo y gases calientes del sector del incendio.

El humo es conducido por rejillas, conductos y compuertas hasta una descarga exterior segura.

5. Activación de la presurización

Simultáneamente, otros espacios pueden mantenerse con presión positiva.

Por ejemplo:

• Escaleras.
• Vestíbulos.
• Ascensores para bomberos.
• Áreas de refugio.

Esto reduce la posibilidad de que el humo ingrese a las rutas protegidas.

6. Ingreso de aire de reposición

El aire extraído debe ser reemplazado por aire limpio.

El aire de reposición puede ingresar mediante:

• Puertas.
• Rejillas.
• Rampas.
• Fachadas.
• Conductos.
• Compuertas motorizadas.

Su ingreso debe ser controlado para no alterar la capa de humo ni generar corrientes perjudiciales.

7. Supervisión y control

El sistema verifica el estado de:

• Ventiladores.
• Compuertas.
• Sensores.
• Presiones.
• Alimentación eléctrica.
• Señales de falla.
• Posición de equipos.

Todo esto se coordina mediante una matriz causa-efecto previamente definida.

Principios utilizados para controlar el humo

Un sistema de control de humo puede emplear diferentes principios.

Compartimentación

Consiste en dividir el edificio mediante elementos resistentes al fuego y al humo.

Puede incluir:

• Muros.
• Puertas cortafuego.
• Compuertas.
• Barreras de humo.
• Cortinas de humo.

La compartimentación limita la propagación y mantiene el humo dentro de una zona determinada.

Presurización

Introduce aire limpio en un recinto para mantenerlo a una presión superior respecto a las áreas adyacentes.

Se utiliza principalmente en:

• Escaleras de evacuación.
• Vestíbulos.
• Áreas de refugio.
• Ascensores para bomberos.

Extracción mecánica

Retira humo y gases calientes mediante ventiladores.

Se utiliza en:

• Estacionamientos.
• Atrios.
• Centros comerciales.
• Sótanos.
• Túneles.
• Naves industriales.

Extracción natural

Utiliza la flotabilidad del humo para evacuarlo mediante aberturas superiores.

Puede emplear:

• Exutorios.
• Lucernarios.
• Ventanas automáticas.
• Compuertas de cubierta.

Flujo de aire

Utiliza una corriente controlada para impedir que el humo cruce una abertura o se dirija hacia una zona protegida.

Dilución

Introduce aire para reducir la concentración de humo o contaminantes.

Este método tiene aplicaciones limitadas durante incendios desarrollados y no siempre resulta adecuado para proteger rutas de evacuación.

Tipos de sistemas de control de humo

Sistema de presurización de escaleras

Mantiene las escaleras con presión positiva respecto de los pasillos.

Cuando una puerta se abre, el aire fluye desde la escalera hacia el área adyacente, reduciendo el ingreso de humo.

Sistema de extracción de humo

Retira humo directamente del sector afectado.

Puede utilizar conductos, rejillas, ventiladores y compuertas motorizadas.

Sistema zonificado

Divide el edificio en sectores.

Durante un incendio:

• Se extrae humo de la zona afectada.
• Se presurizan las zonas vecinas.
• Se cierran las compuertas de sectores no involucrados.

Sistema para atrios

Controla la capa de humo que se forma en la parte superior de grandes espacios.

Puede utilizar extracción mecánica o natural para mantener una altura libre inferior.

Sistema con jet fans

Se emplea principalmente en estacionamientos y túneles.

Los jet fans impulsan el humo hacia los extractores principales.

Sistema de barreras de humo

Utiliza cortinas o elementos físicos para limitar el desplazamiento lateral del humo y formar depósitos de acumulación.

Componentes principales

Un sistema de control de humo puede incluir:

• Ventiladores extractores.
• Ventiladores de presurización.
• Jet fans.
• Conductos.
• Rejillas.
• Difusores.
• Compuertas de humo.
• Compuertas cortafuego.
• Cortinas de humo.
• Exutorios.
• Sensores de presión diferencial.
• Detectores.
• Variadores de frecuencia.
• Tableros eléctricos.
• Panel de control.
• Sistema de alarma contra incendios.
• Grupo electrógeno.
• Cableado protegido.
• Equipos de supervisión.

No todos los proyectos requieren los mismos componentes. La selección depende de la geometría, la ocupación, la altura y la estrategia de seguridad.

Diferencia entre control de humo y extracción de humo

La extracción de humo es solo una parte de un sistema de control de humo.

Control de humo	Extracción de humo
Integra varias estrategias	Retira humo del recinto
Puede incluir presurización	Utiliza ventiladores o aberturas
Puede incluir compartimentación	Se concentra en evacuar gases
Controla el movimiento del humo	Genera un flujo hacia el exterior
Protege zonas y rutas	Actúa principalmente en el sector afectado

Por tanto, un sistema de control de humo puede incluir extracción, pero no se limita a ella.

Diferencia entre control de humo y ventilación normal

La ventilación normal busca mantener condiciones de confort o calidad de aire.

El control de humo opera durante una emergencia y se diseña para condiciones de incendio.

Control de humo	Ventilación normal
Opera durante incendios	Opera en condiciones normales
Protege rutas de evacuación	Mejora la calidad del aire
Considera humo y gases calientes	Considera ocupación y contaminantes comunes
Requiere secuencias de emergencia	Puede funcionar por horarios
Puede necesitar energía de respaldo	No siempre requiere respaldo
Se integra con la alarma	Se integra principalmente con HVAC

Un mismo sistema puede cumplir ambas funciones únicamente si ha sido diseñado, certificado y controlado para los dos modos de operación.

Importancia de la sectorización

La sectorización permite dividir el edificio en áreas independientes.

Durante una emergencia puede:

• Confinar el humo.
• Reducir el volumen a controlar.
• Facilitar la extracción.
• Proteger sectores vecinos.
• Evitar la propagación por conductos.
• Mejorar la respuesta del sistema.

Una sectorización deficiente puede hacer que el humo se desplace libremente, reduciendo la eficacia de los ventiladores y compuertas.

Aire de reposición

Todo sistema de extracción necesita aire que reemplace el volumen retirado.

Sin aire de reposición:

• Disminuye el rendimiento del extractor.
• Se genera una depresión excesiva.
• Las puertas pueden ser difíciles de abrir.
• El aire ingresa por rutas no controladas.
• Se altera el movimiento del humo.
• Puede afectarse la presurización de escaleras.

El aire de reposición debe calcularse, ubicarse y controlarse como parte integral del sistema.

Matriz causa-efecto

La matriz causa-efecto define cómo debe responder cada equipo ante una señal de incendio.

Puede establecer:

• Qué ventiladores arrancan.
• Qué equipos se detienen.
• Qué compuertas se abren.
• Qué compuertas se cierran.
• Qué zona se presuriza.
• Qué sector se extrae.
• Qué alarmas se generan.
• Qué acciones pueden realizar los bomberos.

Esta matriz debe coordinarse entre las especialidades de HVAC, protección contra incendios, electricidad, automatización y arquitectura.

Aplicaciones

Los sistemas de control de humo se utilizan en:

• Edificios altos.
• Hospitales.
• Hoteles.
• Centros comerciales.
• Aeropuertos.
• Estacionamientos.
• Túneles.
• Atrios.
• Almacenes.
• Naves industriales.
• Centros de datos.
• Universidades.
• Teatros.
• Terminales.
• Infraestructura crítica.

Cada tipo de edificio presenta riesgos, geometrías y estrategias de evacuación diferentes.

Factores que influyen en el diseño

El diseño debe considerar:

• Altura del edificio.
• Número de pisos.
• Tipo de ocupación.
• Carga combustible.
• Potencia del incendio de diseño.
• Cantidad de ocupantes.
• Tiempo de evacuación.
• Geometría.
• Compartimentación.
• Áreas de fuga.
• Efecto chimenea.
• Viento.
• Temperatura interior y exterior.
• Operación del HVAC.
• Estado de puertas y ventanas.
• Presencia de rociadores.
• Alimentación eléctrica de emergencia.

No existe una única solución válida para todos los edificios. Copiar el caudal o la estrategia de otro proyecto es una forma bastante eficiente de heredar problemas ajenos.

Simulación CFD

En proyectos complejos puede utilizarse dinámica de fluidos computacional para analizar:

• Movimiento del humo.
• Temperatura.
• Visibilidad.
• Concentración de gases.
• Velocidad del aire.
• Altura de la capa de humo.
• Funcionamiento de jet fans.
• Ubicación de extractores.
• Aire de reposición.
• Zonas de recirculación.

La simulación CFD permite comparar alternativas y comprobar escenarios difíciles de representar mediante cálculos simplificados.

Sin embargo, no reemplaza la normativa, los cálculos mecánicos ni las pruebas del sistema instalado.

Integración BIM

El modelado BIM facilita:

• Coordinación de conductos.
• Ubicación de ventiladores.
• Revisión de interferencias.
• Organización por sectores.
• Coordinación de compuertas.
• Planificación del mantenimiento.
• Integración con arquitectura y estructuras.
• Preparación de modelos para CFD.

La coordinación temprana reduce modificaciones durante la construcción y permite verificar el acceso a equipos y componentes.

Normativa aplicable

El diseño puede considerar:

• NFPA 92, para sistemas de control de humo.
• NFPA 101, para seguridad humana.
• Criterios de ASHRAE.
• Guías de la SFPE.
• International Building Code.
• International Mechanical Code.
• Reglamento Nacional de Edificaciones del Perú.
• Requisitos de la autoridad competente.

La edición y el alcance de cada norma deben definirse según el proyecto.

Pruebas de aceptación

Después de la instalación deben comprobarse:

• Arranque automático.
• Operación manual.
• Caudales.
• Presiones.
• Estado de ventiladores.
• Posición de compuertas.
• Funcionamiento de sensores.
• Aire de reposición.
• Secuencia causa-efecto.
• Transferencia a energía de emergencia.
• Integración con alarma.
• Señales de falla.
• Operación conjunta de presurización y extracción.

Las pruebas deben realizarse como sistema integrado. Probar cada ventilador por separado no demuestra que todos funcionarán correctamente cuando empiecen a interferir entre sí, como suele ocurrir con las cosas diseñadas por humanos.

Mantenimiento

El mantenimiento puede incluir:

• Inspección de ventiladores.
• Limpieza de rejillas.
• Revisión de conductos.
• Lubricación de rodamientos.
• Pruebas de compuertas.
• Calibración de sensores.
• Revisión de tableros.
• Pruebas de energía de respaldo.
• Verificación de alarmas.
• Pruebas periódicas de secuencias.
• Actualización de planos y matrices.

Un sistema que no se inspecciona puede conservar una apariencia impecable mientras pierde silenciosamente su capacidad de respuesta.

Errores comunes

Entre los errores más frecuentes se encuentran:

• Confundir control de humo con ventilación normal.
• Diseñar únicamente un sistema de extracción.
• No considerar la presurización.
• Omitir el aire de reposición.
• Ignorar el efecto chimenea.
• No sectorizar correctamente.
• Seleccionar ventiladores solo por caudal.
• No calcular pérdidas de carga.
• No coordinar el HVAC.
• Descargar humo cerca de tomas de aire.
• No verificar la apertura de puertas.
• Omitir escenarios de falla.
• No probar la matriz causa-efecto.
• No realizar commissioning.

¿Por qué confiar el diseño a especialistas?

El diseño de un sistema de control de humo requiere conocimientos en:

• Ingeniería contra incendios.
• Ventilación mecánica.
• Mecánica de fluidos.
• Transferencia de calor.
• Automatización.
• Electricidad.
• Arquitectura.
• Evacuación.
• Modelado BIM.
• Simulación CFD.
• Normativa nacional e internacional.

El sistema debe diseñarse como una estrategia completa y coordinada, no como una colección de ventiladores instalados en los espacios disponibles.

Conclusión

Un sistema de control de humo es una solución integral diseñada para contener, dirigir o extraer el humo producido durante un incendio.

Puede combinar presurización, extracción mecánica, ventilación natural, compartimentación, barreras de humo, aire de reposición y sistemas automáticos de control.

Su funcionamiento correcto permite proteger las rutas de evacuación, limitar la propagación del humo, mejorar la visibilidad y facilitar la intervención de los equipos de emergencia.

En Carnot Ingeniería desarrollamos sistemas integrales de control de humo, presurización y extracción mecánica. Nuestros servicios incluyen ingeniería conceptual, ingeniería básica, ingeniería de detalle, cálculos de caudal y presión, selección de ventiladores, diseño de conductos, modelado BIM, simulación CFD, automatización, instalación, pruebas de aceptación, commissioning, puesta en marcha y mantenimiento.

Diseñamos soluciones conforme a NFPA 92, NFPA 101, criterios ASHRAE, el Reglamento Nacional de Edificaciones y las condiciones específicas de cada proyecto, garantizando sistemas coordinados, verificables y orientados a la seguridad de las personas.