Protección contra explosiones en edificios y estructuras: definición y medidas
Protección contra explosiones en edificios: conceptos, riesgos y medidas prácticas para mitigar daños estructurales y garantizar la seguridad frente a detonaciones internas y externas.
La protección contra explosiones tiene por objeto proteger los edificios y otros objetos de ingeniería civil contra las explosiones internas y externas. Hasta hace poco se creía que un edificio sometido a un ataque explosivo sólo tenía posibilidades de seguir en pie si poseía alguna capacidad de resistencia extraordinaria. Esta creencia se basaba en la suposición de que la carga de la explosión estaba totalmente fuera de nuestro control.
¿Qué es la protección contra explosiones?
La protección contra explosiones comprende el conjunto de medidas destinadas a reducir la probabilidad de que se produzca una explosión y, si ocurre, a limitar sus efectos sobre las personas, los bienes y la continuidad funcional de edificios y estructuras. Incluye tanto acciones de prevención (eliminación o control de fuentes de inflamabilidad/ignición) como de mitigación (diseño, barreras y dispositivos que reducen la carga dinámica sobre la estructura y protegen a ocupantes).
Tipos de explosiones y mecanismos de daño
- Explosiones internas: originadas por gases, vapores, polvos inflamables o acumulaciones de presión en instalaciones industriales o sistemas cerrados. Suelen combinar efectos de sobrepresión y proyección de fragmentos.
- Explosiones externas: provocadas por artefactos o detonaciones fuera del edificio; generan ondas de choque que inciden sobre fachadas, huecos y cubiertas.
- Mecanismos de daño: sobrepresión (daño directo por ondas de choque), impacto por fragmentos, incendio secundario y fallo por colapso progresivo debido a la pérdida de elementos resistentes.
Principios básicos de diseño y planificación
- Evaluación de riesgos: identificación de peligros, escenarios de carga (ubicación, cantidad y tipo de carga explosiva), modelado de efectos y evaluación de vulnerabilidades de la estructura.
- Jerarquía de medidas: priorizar prevención (evitar acumulación de sustancias explosivas), seguidamente mitigación pasiva (diseño y materiales) y medidas activas (detección y supresión), además de planificación y respuesta de emergencia.
- Redundancia y ductilidad: diseñar conexiones y elementos estructurales con capacidad de deformación controlada para evitar colapsos progresivos cuando un elemento falla.
- Distancia y orientación: aumentar el standoff (separación) entre fuentes potenciales de explosión y elementos críticos del edificio; ubicar zonas de riesgo alejadas de áreas ocupadas.
Medidas constructivas y técnicas de mitigación
- Fachadas y huecos: uso de acristalamientos laminados o policarbonato, marcos reforzados y elementos que impidan la proyección de fragmentos hacia el interior. Ventanas con sistemas de sujeción secundario para evitar caída de vidrios.
- Paredes y cubiertas: muros resistentes a la explosión, barreras de contención y muros de choque (blast walls) dispuestos para desviar o absorber energía.
- Paneles y elementos sacrificiales: dispositivos diseñados para ceder de forma controlada (paneles abatibles o de alivio) que permiten la liberación de presión y reducen esfuerzos en la estructura principal.
- Sistemas de ventilación y alivio de presión: conductos y ventanales de alivio que impidan la acumulación peligrosa de presiones en espacios cerrados; diseños que favorezcan la evacuación controlada de gases.
- Contención de fragmentos: mallas, forros o cajas de contención en equipos y tanques que reduzcan la dispersión de proyectiles.
- Refuerzo estructural y conexiones: refuerzo local en pilares, vigas y forjados; diseño de conexiones que mantengan integridad y eviten la pérdida súbita de elementos portantes.
- Instalaciones y servicios: tuberías y conductos con acoplamientos flexibles, válvulas de corte automático, y rutas de cableado protegidas para evitar propagación de fallos.
- Materiales absorbentes y amortiguadores de energía: sistemas de aislamiento o revestimientos capaces de disipar parte de la energía de la onda de choque.
Prevención operativa y organizativa
- Control de sustancias peligrosas: limitar cantidades almacenadas, emplear alternativas menos peligrosas cuando sea posible, y segregar materiales incompatibles.
- Protección contra fuentes de ignición: controles eléctricos y mecánicos a prueba de explosión, puesta a tierra, control de chispas y mantenimiento estricto de equipos.
- Detección y supresión: sensores de gas, detectores de presión, sistemas automáticos de desconexión y, si procede, sistemas de supresión de incendios o inertización de atmósferas.
- Procedimientos, formación y simulacros: capacitación del personal, planes de trabajo seguro, mantenimiento preventivo y simulacros de emergencia para reducir errores humanos y mejorar la respuesta.
Modelado, ensayo y normas
La evaluación de protección contra explosiones se apoya en cálculos y ensayos: modelos empíricos (curvas de distancia vs. carga), dinámicos (análisis por elementos finitos para respuesta estructural), y ensayos a escala o a tamaño real. Es recomendable apoyarse en normas y guías técnicas nacionales e internacionales y en profesionales especializados para determinar las soluciones adecuadas a cada caso.
Medidas de refuerzo y adaptación de edificios existentes
- Diagnóstico: inspección estructural y análisis de vulnerabilidades para priorizar intervenciones.
- Refuerzos locales: chapas metálicas, fibras de CFRP/ GFRP, refuerzo de nudos y anclajes para mejorar capacidad resistente y ductilidad.
- Protección de huecos y fachadas: instalación de vidrios y marcos resistentes, cortinas metálicas y sistemas de retención de fragmentos.
- Soluciones temporales: barreras móviles, muros demountables y reubicación de actividades críticas en el corto plazo.
Plan de emergencia y continuidad
- Definir rutas de evacuación y zonas de refugio protegidas frente a ondas de presión y fragmentos.
- Planes de comunicación, corte de servicios esenciales y recuperación rápida de funciones críticas.
- Coordinación con bomberos y servicios de emergencia; ejercicios integrados con personal y contratistas.
Conclusión
La protección contra explosiones en edificios y estructuras requiere un enfoque integrado: evaluación del riesgo, prevención operativa, diseño constructivo resistente y medidas organizativas. No existe una única solución universal; las mejores prácticas combinan reducción de la probabilidad de explosión, mitigación de efectos mediante diseño y materiales, y una preparación operativa y de emergencia adecuada. La colaboración entre proyectistas, técnicos en seguridad industrial y autoridades competentes es esencial para garantizar soluciones proporcionales y eficientes.
Control estructural con sistema de muro cortina de protección contra explosiones.
Dos enfoques para la protección contra explosiones
1. La prevención. La prevención hace imposible que se produzca una explosión.
2. Control estructural. El control estructural limitará los daños estructurales provocados por la presión de la explosión y los restos que salgan despedidos.
Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es la protección contra explosiones?
R: La protección contra explosiones es un método utilizado para proteger edificios y otras estructuras de ingeniería civil contra explosiones internas y externas.
P: ¿Qué se creía anteriormente sobre los edificios sometidos a ataques con explosivos?
R: Generalmente se creía que si un edificio era atacado por una explosión, sólo podría permanecer en pie si tenía una capacidad de resistencia excepcional.
P: ¿A qué se debía esta creencia?
R: Esta creencia se basaba en la suposición de que la carga resultante de la explosión escapaba por completo al control humano.
P: ¿Qué importancia tenía esta suposición?
R: Esta suposición llevó a la creencia de que los edificios no podían protegerse suficientemente de los efectos de cualquier explosión.
P: ¿Se ha mantenido esta creencia hasta hace poco?
R: Sí, esta creencia estaba muy extendida hasta hace poco.
P: ¿Qué ha ocurrido para cuestionar esta creencia?
R: Los nuevos avances en la tecnología de protección contra explosiones han puesto en entredicho esta creencia, y ahora es posible proteger los edificios de las explosiones con mayor eficacia.
P: ¿Por qué es importante desarrollar mejores métodos de protección contra explosiones?
R: El desarrollo de mejores métodos de protección contra explosiones es vital porque puede ayudar a evitar la pérdida de vidas humanas y los daños materiales en zonas donde pueden producirse explosiones.
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