Desplazamiento de personas durante evacuaciones en presencia de humo: Criterios para las verificaciones de la seguridad humana

Karl Fridolf, WSP Sverige AB,

Daniel Nilsson, Håkan Frantzich, Enrico Ronchi, Silvia Arias*

(*) Lund University

 

Con independencia de la técnica que se adopte para evaluar en forma cuantitativa la capacidad de las personas para realizar una evacuación de forma segura, un requisito imprescindible y previo, es disponer de la información sobre el movimiento de las personas en general, y dentro de atmósferas con presencia de humo en particular.

Una variable especialmente importante es la relativa a la información sobre la velocidad de movimiento de las personas. Por lo tanto, la investigación sobre la velocidad de movimiento de las personas en diferentes entornos, es un tema que se lleva estudiando durante mucho tiempo. Sin embargo, la mayoría de los estudios empíricos se han realizado en condiciones "normales", es decir, en situaciones cotidianas, y casi exclusivamente en entornos sin humo. Esto es así a pesar de que otras investigaciones relacionadas, dentro del campo del comportamiento humano en incendios, demostraron muy pronto que las personas tienden a evacuar a través del humo, y que el comportamiento de las personas en los entornos llenos de humo tiende a desviarse de aquellos sin humo. La consecuencia de todo ello es la falta de correlaciones fiables y válidas para predecir la velocidad de marcha de las personas en el humo, lo que, a su vez, puede traducirse en errores en el cálculo del término RSET (Required Safe Egress Time) en los cálculos ASET – RSET y, en última instancia, afectar al diseño y a la evaluación de la seguridad contra incendios en los edificios en general, y en las infraestructuras subterráneas en particular.

Por ello, la Administración de Transportes de Suecia, responsable del diseño, construcción y mantenimiento de la mayoría de los túneles de carretera y ferroviarios suecos, inició en 2015 un proyecto de investigación sobre este tema. El objetivo era inventariar, investigar y describir la base de conocimientos actual sobre el movimiento de personas durante la evacuación por incendio en entornos llenos de humo. Además, se pretendía resumir la base de conocimientos actual, y describir y recomendar cómo se puede utilizar durante una aplicación práctica. Esto último dio lugar a una recomendación general que puede ser utilizada por los ingenieros de seguridad contra incendios, y es el objetivo de este artículo.

La recomendación desarrollada depende del tratamiento de las incertidumbres en el análisis. Se sugieren tres métodos diferentes, que describen cómo puede representarse la velocidad de marcha de las personas en las verificaciones de seguridad humana, tanto en entornos sin humo como con humo. Las diferencias entre los métodos están relacionadas con la calidad de la verificación. La aplicación del método 1 es más sencilla que la del método 3, pero es probable que conduzca a un resultado más conservador en forma de un RSET más largo. El método 3, sin embargo, es probable que conduzca a RSET más cortos y a una representación más detallada de la fase de evacuación, pero por otro lado requiere más esfuerzo y tiempos de evaluación más largos.

Los tres métodos se basan en la relación entre la velocidad de la marcha y la visibilidad, en contraposición al coeficiente de extinción (utilizado habitualmente con anterioridad). La razón es que, durante la evacuación en medio del humo, se cree que las personas ajustan su velocidad en función de lo que pueden ver en el entorno lleno de humo, independientemente de si lo que ven emite luz o la refleja. Esto último es, sin embargo, de importancia a la visibilidad percibida en el humo. Por ejemplo, una lámpara luminosa puede verse desde una distancia mayor dentro del humo que una señal luminiscente - reflectante de evacuación de emergencia.


Independientemente del método que se aplique, hay dos valores umbral que tienen una función central:


  • El nivel de visibilidad a partir del cual cabe esperar que las personas en general empiecen a reducir su velocidad de marcha. Basándose en la revisión de la literatura, en un análisis y evaluación exhaustivos de los datos recogidos y en simples experimentos de movimiento realizados en la Universidad de Lund, se seleccionó un nivel de visibilidad correspondiente a 3 metros para representar este valor umbral.

  • Es el nivel de visibilidad en el que se puede suponer que las personas en general caminan con su velocidad más lenta, así como esa velocidad en particular. A partir de los resultados obtenidos durante la revisión de la literatura, se concluyó que la gente en general camina con su velocidad más lenta en el humo cuando la situación es similar al movimiento en la oscuridad total. En tal situación, se puede esperar que las personas en general caminen a unos 0,2 m/s. Por lo tanto, en la recomendación que se presenta a continuación, la velocidad de marcha de las personas nunca se representa con un valor inferior a 0,2 m/s.
 

Método 1: La representación es idéntica para todos los individuos

Se supone que todos los individuos en la verificación de la seguridad humana caminan con la misma velocidad. En la práctica, esto se trata de la siguiente manera:

·         Niveles de visibilidad > 3 metros: La velocidad de marcha de las personas se representa con 1 m/s, un nivel en el que sólo se puede esperar que un ~10 % camine más despacio.

·         Niveles de visibilidad ≤ 3 metros: La velocidad de marcha de las personas está representada por una reducción relativa de 0,34 m/s por metro decreciente de visibilidad hasta la velocidad mínima de 0,2 m/s.


La correlación puede entonces describirse mediante la siguiente ecuación (donde w es la velocidad de marcha [m/s] y v la visibilidad [m]), y mediante la figura 1.

 
 

Figura 1. Representación método 1

Método 2: La representación es casi idéntica para todos los individuos  

Los individuos se dividen en tres categorías en función de su velocidad de marcha en condiciones sin humo: media, lenta y muy lenta. Se supone que los individuos de un grupo caminan con la misma velocidad. Para este método, el diseñador tiene que decidir las proporciones de caminantes medios, lentos y muy lentos en su verificación. En la práctica, el método 2 significa que:

- Niveles de visibilidad > 3 metros

  • Categoría media: La velocidad de marcha de las personas está representada por 1,35 m/s (se puede esperar que el ~50 % se mueva más rápido que esto).
  • Categoría lenta. La velocidad de marcha de la gente es de 1,10 m/s (se puede esperar que el 85% se mueva más rápido que esto).
  • Categoría muy lenta. La velocidad de marcha de la gente está representada por 0,85 m/s (se puede esperar que el 97,5 % se mueva más rápido que esto).

- Niveles de visibilidad ≤ 3 metros: La velocidad de marcha de la gente está representada por una reducción relativa de 0,34 m/s por metro decreciente de visibilidad hasta la velocidad mínima de 0,2 m/s.

La correlación puede entonces describirse mediante la siguiente ecuación (donde w es la velocidad de marcha [m/s] y v la visibilidad [m]), y mediante la figura 2:

  •  Categoría media:  w = min(1,35; max (0,2; 1,35 - 0,34 * (3-v)))
  •  Categoría lenta: w = min (1,1; max ( 0,2; 1,1 - 0,34 * (3-v)))
  •  Categoría muy lenta: w = min (0,85; max (0,2; 0,85 - 0,34 * (3-v)))

Método 3: La representación se hace individualmente  

Se aleatoriza la velocidad de marcha de cada individuo en condiciones de ausencia de humo, y se supone que se reduce linealmente como en los métodos 1 y 2 en el humo. En la práctica, el método 3 significa que:

  • Niveles de visibilidad > 3 metros: La velocidad de marcha de las personas está representada por un valor aleatorio de una distribución normal con una media de 1,35 m/s y una desviación estándar de 0,25 m/s.
  • Niveles de visibilidad ≤ 3 metros: La velocidad de marcha de las personas está representada por una reducción relativa de 0,34 m/s por metro decreciente de visibilidad hasta la velocidad mínima de 0,2 m/s.

La correlación puede entonces describirse mediante la siguiente ecuación (donde w es la velocidad de marcha [m/s], en condiciones libres de humo y v la visibilidad [m]), y mediante la figura 3: 

Figura 2. Representación método 2

Figura 3. Representación método 3

La recomendación que se presenta en este artículo se basa en la bibliografía y los datos actualmente disponibles sobre el comportamiento y el movimiento humanos en entornos llenos de humo, y se basa en la información, los datos y las conclusiones que se han presentado en una serie de estudios. El lector debe ser consciente de que representar la velocidad de la marcha en el humo es una tarea compleja relacionada con muchas incertidumbres, y la recomendación sugerida en este resumen ampliado no tiene en cuenta todos los aspectos de los parámetros y variables relacionados con el movimiento. Además, la correlación se limita a la variable independiente visibilidad y a la variable dependiente velocidad de marcha. Es probable que otras variables independientes tengan un efecto sobre la velocidad de marcha en entornos sin humo, en entornos con humo o en ambos. Esto no se ha podido cubrir en la recomendación propuesta. Otro aspecto importante que hay que tener en cuenta es que la recomendación se basa en un número seleccionado de estudios empíricos, más concretamente en estudios que por razones de fiabilidad y validez:

1.   comparten un método de investigación similar,
2.   comparten una técnica de recogida de datos similar, y
3.   se hayan realizado en un entorno de pruebas más o menos similar.

Todos ellos se han realizado en pasillos o túneles sencillos. Es decir, representan entornos en los que la elección de la salida, etc., es muy limitada. Por lo tanto, no se recomienda utilizar la recomendación para representar la velocidad de marcha de las personas en caso de humo en edificios en los que hay muchas opciones de salida. En estos entornos, cabe esperar que la velocidad de marcha en el humo sea inferior a la que sugiere la recomendación.

Para conocer todos los detalles técnicos en los que se basan estas conclusiones, se remite al lector al informe técnico completo (en sueco) (Människors gånghastighet i rök: Förslag till representation vid brandteknisk projektering (diva-portal.org)

Un resumen de las conclusiones del informe, con énfasis en la recomendación para su aplicación práctica, se presenta también (en inglés), (PDF) Walking Speed in Smoke: Representation in Life Safety Verifications (researchgate.net) en un resumen ampliado para la 12ª Conferencia Internacional de SFPE sobre Códigos Basados en  Prestaciones y Métodos de Diseño de Seguridad contra Incendios, celebrada en Honolulu en Abril 2018.

Agradecimientos

Este artículo ha sido preparado por el Dr. Karl Fridolf de WSP Sverige AB, que dirigió el proyecto de investigación al que se hace referencia en el texto (cuando se inició el proyecto, Karl trabajaba en RISE, antiguo SP Technical Research Institute de Suecia). Además de Karl, el grupo del proyecto incluía al Dr. Daniel Nilsson, al Dr. Håkan Frantzich, al Dr. Enrico Ronchi y a Silvia Arias, todos ellos en la División de Ingeniería de Seguridad contra Incendios de la Universidad de Lund. Todos los autores desean expresar su agradecimiento a los miembros del comité de la cartera 4 de investigación e innovación de la Administración de Transportes sueca sobre infraestructuras robustas y fiables en general, y al presidente Jan Ekström en particular. Además, los autores desean dar las gracias a Henric Modig, que actuó como administrador/supervisor de la Administración de Transportes sueca durante el trabajo del proyecto.