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Retardantes de fuego: ¿Para qué sirven?
Fuente: Rodrigo Aravena P., Jefe de Sección Protección Pasiva y Ensayos Area Ingeniería de Protección contra el Fuego (IPF) DICTUC S.A.   •  www.dictuc.cl/ipf

Existe una amplia variedad de términos asociados a los temas de la protección contra incendios y retardo al fuego en los materiales de construcción, frecuentemente influidos por malas concepciones, malentendidos y un indeseable grado de ambigüedad. En particular, los términos Resistente al Fuego y Retardante de Fuego (o Resistente a las Llamas, Retardante de Llamas) son a menudo usados incorrectamente.

Se denomina Retardantes al Fuego a los compuestos que tienden a inhibir la combustión cuando se aplican, ya sea mezclados, combinados o sobre materiales combustibles. El concepto Retardante de Fuego debe ser usado en referencia a químicos, tratamientos o pinturas (barnices) utilizadas para reducir la combustibilidad de los materiales tratados. En palabras simples, lo esperable del retardante es que su acción produzca una combustión más lenta en el producto en el que es aplicado.

Por su parte, el término Resistencia al Fuego se refiere a la capacidad de la estructura, material o configuración de resistir los efectos de un incendio a gran escala. ASTM define Resistencia al Fuego como “la propiedad del material o configuración de soportar un incendio o dar protección de él”. El rating o evaluación de la Resistencia al Fuego se define como el tiempo en que el material o configuración soporta la exposición al incendio, de acuerdo a lo establecido en alguna norma de ensayo (en Chile utilizamos NCh 935/1).

Así, los conceptos de retardo y resistencia al fuego no son equivalentes, apuntan a momentos distintos del desarrollo de un incendio. Lo habitual es que la resistencia al fuego presuponga un incendio totalmente desarrollado, mientras que es esperable que los efectos de un retardante al fuego se perciban en las etapas iniciales del fuego. Una vez que el incendio ya está declarado, los flujos de energía liberados son de tan alta magnitud que lo esperable es que los productos combustibles se quemen de todos modos, sin importar la posible existencia de retardantes aplicados en esos materiales.
 

Figura 1: Proceso de combustión de materiales sólidos.

Teorías en relación a la acción de los Retardantes de Fuego

Los materiales sólidos no arden directamente, primero deben ser descompuestos por el calor (pirólisis) para liberar gases inflamables. Las llamas aparecen cuando esos gases se queman con el oxígeno (O2) del aire (Ver figura 1).

Las llamas se mantienen por la acción de radicales de alta energía (H+ y OH- en fase gaseosa), que descomponen el material y oxidan el carbono, formando Dióxido de Carbono (CO2), con la correspondiente generación de calor.

Se manejan 4 teorías para explicar el comportamiento de los retardantes:

Efecto Térmico: Hay tres posibles modos en que los retardantes funcionan para reducir la acumulación de calor: (i) aumento de la conductividad térmica para disipar el calor de combustión; (ii) aumento de la absorción térmica o bien reducción de la cantidad de calor disponible; (iii) provisión de aislamiento térmico de modo de reducir el flujo de calor hacia el sustrato.

Efecto de recubrimiento (coatings): Formación de una capa aislante sobre las fibras del material protegido, la que actúa excluyendo oxígeno e inhibiendo el escape de gases combustibles.

Efecto de dilución de gases: Liberación de gases no inflamables, como vapor de agua, amoniaco y CO2, que diluyen los gases combustibles, contribuyendo a formar mezclas no inflamables.

Efecto químico: En la madera, los químicos retardantes intervienen las reacciones de pirólisis, haciendo que la temperatura de descomposición térmica disminuya. La descomposición de la celulosa es seguida por la formación de una capa carbonizada y de agua, en vez de la formación de gases inflamables.


Tipos de retardantes y mecanismo de acción en cada caso


Los tipos de retardantes más comúnmente usados son:

Los Retardantes Halogenados (poseen moléculas de cloro o bromo): Actúan removiendo los radicales H+ y OH - en la fase gaseosa de la llama, disminuyendo la velocidad de avance de las llamas e incluso deteniendo el proceso de quemado.

Ensayo de ignición y propagación de llama

El Trioxido de Antimonio (Sb2O3): No tiene propiedades retardantes por sí mismo, pero cataliza retardantes halogenados, lo que facilita la descomposición química del retardante a moléculas activas.

Retardantes Inorgánicos (hidróxido de magnesio, compuestos que contienen boro, borato de zinc y otros compuestos de zinc y estaño): Liberan de agua o gases no inflamables que diluyen a los gases que alimentan el fuego, absorben calor desde las reacciones que enfrían los gases y producen una capa no inflamable y resistente en la superficie del material.
Retardantes en Base a Fósforo: Al ser calentado, el fósforo reacciona con el material en combustión formando una capa cristalina que inhibe el proceso de pirólisis. Este mecanismo reduce la cantidad de combustible.

Recubrimientos Intumescentes: Mayoritariamente usados para protección de estructuras de acero, son también utilizados para proteger materiales como madera o plásticos del fuego (previniendo el quemado). Son una combinación de productos que se aplican como una pintura y están formulados para expandirse hasta formar una capa aislante y resistente al fuego que cubre el material expuesto al calor. Durante el incendio, el recubrimiento se expande en una gruesa capa de burbujas no inflamables, aislando al material protegido.


Normativa y Ensayos en Chile para los retardantes


En Chile la reglamentación relativa a protección contra incendios se rige por lo indicado en la Ordenanza General de Urbanismo y Construcción (OGUC). Para el caso de los retardantes existe una norma de ensayos (NCh 1974), sin embargo, una cosa es el método de ensayo y otra distinta el establecer criterios de aceptación (definición de si el producto “cumple” o no con algún determinado resultado). No existe hoy un criterio nacional que permita aceptar o rechazar el comportamiento de los productos retardantes.

Ensayo de retardo al fuego de maderas.

En DICTUC, a través del Area Ingeniería de Protección contra el Fuego (IPF), además del equipamiento para desarrollar los ensayos por la normativa chilena, se dispone de capacidades para desarrollar este tipo de ensayos bajo normativa internacional. Tal es el caso del equipo LIFT, (Lateral Ignition and Flamespread Tests), con el que se pueden ejecutar ensayos bajo normativa ASTM E1321 y ASTM E 1317.

Respecto al tema de los retardantes, es importante lograr entender su funcionalidad y su relación con el riesgo de incendio. De lo contario, se generan confusiones en el mercado donde no siempre los actores tienen suficiente conocimiento técnico para diferenciar los diversos sistemas existentes. Lo importante es distinguir con certeza cuáles son las propiedades esperables de un producto retardante (y cuáles no).

A pesar de que en ocasiones se asocia el término de “materiales ignífugos” con los retardantes, este tema amerita un análisis más detallado, ya que muchas veces las terminologías empleadas por fabricantes, proveedores o comercializadores de estos productos, no se relacionan directamente con su performance real de comportamiento frente al fuego, causando confusión o inconsistencia que es recomendable aclarar.

La legislación nacional tampoco ayuda a clarificar los conceptos, al no existir ensayos específicos suficientes ni exigencias asociadas a ellos, de modo de poder cuantificar el real aporte de esta clase de productos. Se requiere un esfuerzo que incorpore a todos los agentes involucrados en el mercado para lograr mayor conocimiento y precisión en un tema tan importante como es la protección contra incendios.

Referencias:
1. Shaw, James R., “Fire-Retardant and Flame-Resistant Treatments of Cellulosic Materials”, NFPA Fire Protection Handbook, 18ª Edición, 2002, Capítulo 4, Sección 4
2. European Chemical Industry Council, “How do flame retardant work?”, 2006

Septiembre 2012
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Comentarios acerca de este artículo
Daniel Salas Particular (13/03/2018)
Aclaratorio, pero agradeceria indicar productos de referencia, por ejemplo perlita vermicular, existe aplicacion en chile?
rodrigo particular (01/09/2017)
buen artículo, falto solo donde comprarlos o alguna referencia, pero muy buena la explicación.
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