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NORMA CHILENA OFICIAL NCh1914/2.Of85

Prevencin de incendio en edificios - Ensayo de reaccinal fuego - Parte 2: Determinacin del calor de combustinde materiales en general

Prembulo

El Instituto Nacional de Normalizacin, INN, es el organismo que tiene a su cargo elestudio y preparacin de las normas tcnicas a nivel nacional. Es miembro de laINTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION (ISO) y de la COMISIONPANAMERICANA DE NORMAS TECNICAS (COPANT), representando a Chile ante esosorganismos.

La norma NCh 1914/2 ha sido preparada por la Divisin de Normas del Instituto Nacionalde Normalizacin, y en su estudio participaron los organismos y las personas naturalessiguientes:

Aislantes AISLAPOL S.A.C. e l. Daniel Longueira S.Aislantes Nacionales Ramn Ruiz F.Asociacin Chilena de Seguridad, ACHS Juan Fuenzalida P.

Mario Ley P.Cmara Chilena de la Construccin Eduardo Waissbluth S.Colegio de Constructores Civiles Francisco Vliz A.Compaa Industrial EL VOLCAN S.A. Germn Alzrreca M.

Pedro Echeverra B.Comunidad Bilbao Olegario Vsquez G.Consejo Nacional de Seguridad Manuel Dinamarca R.Corporacin Chilena de la Madera, CORMA Giambert o Bisso C.

Jos Olavarra U.Alberto Rosselot

Cuerpo de Bomberos de Santiago Armando Oyarzn F.Direccin de Arquitectura, Ministerio deObras Pblicas Francisca Baeza C.

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HRTIPOL S.A. Patricio Ursic L.Instituto de Investigaciones y Ensayes deMateriales, Universidad de Chile, IDIEM Miguel Bustamante S.Instituto de Salud Pblica, ISP Juan Alcano L.Inst ituto Nacional de Normalizacin, INN Gabriel Rodrguez J.Maderas y Paneles S.A. Ramn Undurraga D.

Maderas y Sintt icos S.A. Javier Izquierdo V.Ministerio de Salud Hernn Aubert C.Minist erio de Vivienda y Urbanismo, MINVU Francisco Alarcn M.

Santiago Castillo R.Francisco Osorio M.Teresa Sancho P.Daniel Snico H.Jaime Tllez T.

Municipalidad de La Cisterna Mara Ruiz A.Municipalidad de uoa Ximena Monroy C.Municipalidad de Providencia Andrs Lira M.

Sociedad Industrial Pizarreo S.A. Max BurrIgnacio Santa Cruz F.Universidad de Valparaso Eduardo Cruzat F.Universidad Tcnica Federico Santa Mara Gustavo Jacquin N.

Esta norma se estudi para establecer un mtodo de ensayo para determinar el calor decombustin de materiales de construccin, con el fin de cuantificar la carga combustiblede los edificios que a su vez permite fijar criterios de prevencin de incendios.

Esta norma concuerda parcialmente con la ISO 1716.

Esta norma ha sido aprobada por el Consejo del Instituto Nacional de Normalizacin, ensesin efectuada el 25 de Enero de 1985.

Esta norma ha sido declarada norma chilena Oficial de la Repblica, por Decreto N 51,de fecha 28 de Marzo de 1985, del Ministerio de Vivienda y Urbanismo, publicado en elDiario Oficial N 32.157, del 27 de Abril de 1985.

Esta norma es una "reedicin sin modificaciones" de la norma chilena OficialNCh1914/2.Of85, " Prevenc in de incendio en edif icios - Ensayo de reacc in al fuegoParte 2: Determinacin del calor de combust in de materiales en general" , vigente porDecreto N 51 , de fecha 28 de Marzo de 1985, del Ministerio de Vivienda y Urbanismo.

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NORMA CHILENA OFICIAL NCh1914/2.Of85

Prevencin de incendio en edificios - Ensayo de reaccinal fuego - Parte 2: Determinacin del calor de combustinde materiales en general

1 Alcance

Esta norma establece un mtodo de ensayo para determinar el calor de combustin demateriales en general.

2 Campo de aplicacin

Esta norma se aplica a los materiales o productos en general que puedan formar partede edificios o encontrarse en el interior de stos durante un incendio.

3 Referencias

NCh43 Seleccin de muestras al azar.NCh44 Inspeccin por at ributos - Tablas y procedimientos de muest reo.NCh933 Prevencin de incendio en edif icios - Terminologa.

4 Terminologa

4.1 calor de combustin superior: cantidad de calor liberado por la combustin completade una masa unitaria de material o sustancia.

NOTA - El calor de combustin superior vara segn que la combustin se efecte a presin o a volumenconstante. En la presente norma se considera solamente el calor obtenido a volumen constante.

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4.2 calor de combustin inferior: cantidad de calor que se obtiene deduciendo del calorde combustin superior, el calor latente de vaporizacin del agua condensada en labomba despus de la combustin, es decir, del agua formada por la combustin delhidrgeno presente en el material, del agua debida a humedad contenida en el material ydel agua de cristalizacin que pudiera estar presente en el mismo.

4.3 Otros trminos se encuentran definidos en la norma NCh933.

5 Simbologa

c = correccin por los cambios de calor transferido entre el vaso calorimtrico y el recipiente de agua, C;

C = correcciones por efecto del calor desprendido o absorbido o por otrascausas que las debidas al cambio de calor con el recipiente de agua, MJ;

E = equivalente en agua del aparato, kg, determinado por un ensayo de calibradoidntico, sobre una probeta de cido benzoico (Ho= 26,435 MJ/kg);

Hoa = calor de combustin superior de la sustancia adicional, MJ/kg;

Hof = calor de combustin superior de los productos utilizados para iniciar la

combustin de la probeta, MJ/kg, (ver Nota);

m = masa de la probeta, kg;

ma

= masa de la sustancia adicional, kg;

mf = masa de los productos utilizados para provocar el encendido de la probeta, kg;

n = duracin del perodo principal, s;

n = tiempo transcurrido entre el comienzo del perodo principal y el momento en que el incremento de temperatura alcance el valor 0,6 (tm - t i), s;

q = calor de vaporizacin del agua condensada en la bomba, MJ/kg;

Qsup = calor de combustin superior, MJ/kg;

Qinf = calor de combustin inferior, MJ/kg;

t i = temperatura inicial del agua en el vaso calorimtrico al iniciarse el perodo

principal, C;

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NOTA - El calor de combustin superior del conductor de encendido empleado es segn el materialempleado:

- cromo nquel Hof = 1,403 MJ/kg

- plat ino Hof

= 0,419 MJ/kg

- hierro puro Hof = 7,490 MJ/kg

- algodn Hof

= 17,543 MJ/kg

tm = temperatura mxima alcanzada durante el perodo principal, C:

v = gradiente medio de variacin de la temperatura durante el perodo preliminar, C/s;

v = gradiente medio de variacin de la temperatura durante el perodo final, C/s;

w = contenido proporcional de agua condensada en la bomba despus de lacombustin

W = masa del agua destilada introducida en el vaso calorimtrico, kg.

6 Muestreo

La muestra deber ser lo suficientemente amplia para que sea representativa delmaterial, principalmente en el caso de materiales heterogneos. Si es necesario unmuestreo estadstico, ste se har de acuerdo a lo establecido en las normas NCh43 y

NCh44.

7 Determinacin del calor de combustin superior

7.1 Sustancias combustibles adicionales

Con el objeto de asegurar una combustin completa, en el caso que el calor decombustin superior de los materiales sometidos a este ensayo sea relativamente bajo,frecuentemente es necesario recurrir a alguno de los siguientes procedimientos:

a) incrementar el calor de combustin superior de la probeta aadiendo un productomuy combustible, de calor de combustin superior conocido, por ejemplo. cidobenzoico;

b) recubrir la probeta con un material muy combustible y de calor de combustinsuperior conocido; o

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c) utilizar cualquier otro procedimiento que asegure la combustin completa, siempreque no comprometa la precisin del ensayo.

NOTA - Para comprobar, despus del ensayo, que la combustin ha sido completa, sea seca el residuo, sepesa con una precisin de 0, 1 mg y se calcina durante una hora en un horno ventilado a una temperaturade 900 C. Despus se enfra en un desecador hasta la temperatura ambiente; una segunda pesada indicasi la combustin ha sido completa. Si no lo es deber repetirse el ensayo.

7.2 Aparatos

7.2.1 Agitador, accionado por un motor de velocidad constante y regulable, provisto detodos sus accesorios.

7.2.2 Balanza analtica, con precisin de 0, 1 mg.

7.2.3 Bomba calorimtrica de alta presin, equipada con todos sus accesorios.

7.2.4 Crisoles, de platino, cromo, nquel o cuarzo fundido, o cualquier otro material

resistente al calor, a la corrosin, a la oxidacin y apropiados para mantener la probetaen su adecuada posicin.

7.2.5 Encendido elctrico, conductor de platino, hierro puro o cromo-nquel, paraprovocar el encendido.

7.2.6 Recipiente del agua, cuya superficie en contacto con el agua estar pulimentada yaislada. El recipiente estar dotado de todos sus accesorios.

7.2.7 Termmetro de precisin, instrumento para la medicin de la temperatura del aguael calormetro con una precisin de 0,1 C.

7.2.8 Vaso calorimtrico, especial para la bomba, equipado con todos sus accesorios.

7.2.9 Circuito de ignicin, alimentado por una tensin inferior a 20 V.

7.2.10 Manmetro, que pueda acoplarse al conducto del oxgeno para indicar la presinen la bomba durante la carga. Al f inal de la misma esta presin ser de 2 451 ,6 kPa.

7.3 Preparacin de las probetas

La muestra deber ser preparada hasta conseguir la probeta a ensayar, empleando unode los siguientes mtodos:

7.3.1 Materiales homogneos

Para los materiales homogneos se tritura la muestra inicial hasta conseguir reducirla apartculas o polvo para someterlas a la combustin en el horno. La toma de muestra serealizar por el mtodo de cuarteo.

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7.3.2 Materiales heterogneos

7.3.2.1 Separacin

Los componentes de la muestra inicial debern separarse tanto como sea posible. Pesarcada uno de ellos para determinar la composicin de la muestra, triturar cada

componente y proceder como se indica en 7.3.1.

Preparar una probeta final de cada componente, cuya masa sea tal que mezcladostengan la misma composicin que la probeta inicial.

7.3.2.2 Materiales cuyos componentes no puedan separarse fcilmente

Si en la muestra inicial no puede hacerse la separacin de sus componentes, se tritura yseparan las partculas o el polvo obtenido por tamizado o por cualquier otro mtodoadecuado. El residuo se trata como se indica en 7.3.2.1.

7.3.2.3 Materiales que no admiten ningn tipo de separacin

En este caso se proceder como con un material homogneo (ver 7.3.1).

7.3.2.4 Materiales en que uno de sus componentes o el material completo no pueda serfcilmente triturado

Se intentar conseguirlo por otros medios apropiados que permtan obtener partculastan pequeas como sea posible para formar las probetas.

7.3.3 Materiales compuestos

Se proceder como se describe en 7.3.2. 1, salvo que con cada componente se prepareuna probeta final.

7.3.4 Otros tipos de materiales

Se emplear cualquier otro mtodo que permita obtener una probeta final, tanrepresentativa como las obtenidas por los procedimientos indicados.

7.4 Acondicionamiento

Las probetas se acondicionarn, a lo menos desde 20 h antes de realizar los ensayos, en

cmara u otro medio en que se disponga de una temperatura de 20 C 2 C yunahumedad relativa de 65% 5%.

7.5 Procedimiento

Pesar el crisol o dispositivo para sostener la probeta, el conductor de encendido en elcaso de quemarse, la sustancia adicional para conseguir una combustin completa, etc.,con una precisin de 0,1 mg. El conductor de encendido se coloca en el interior de laprobeta o rodeando a la misma, de tal forma que la combustin quede asegurada.

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Introducir 5 cm3 de agua destilada en la bomba. Cerrar la bomba yconectarla con laconduccin de oxgeno; extraer el aire de la bomba con ayuda de una lenta corriente deoxgeno y mantener abierta la vlvula de aire; cerrar dicha vlvula y proceder aefectuar lentamente la carga de la bomba con oxgeno hasta una presin de 2 451,6kPa (24,52 bar). Desconectar la conduccin de oxgeno.

Introducir el vaso calorimtrico en el interior del recipiente del agua. Colocar la bombadentro del vaso calorimtrico. Colocar en su posicin el agitador y el termmetro yconectar los bornes de los electrodos de la bomba al circuito de encendido.

Introducir en el vaso calorimtrico agua destilada en cantidad suficiente para cubrir labomba. La masa del agua debe determinarse con una precisin de 1 g. Esta cant idadser idntica a la utilizada en el momento del ensayo de calibrado. La temperatura delagua del vaso deber ser inferior en 1,5 C aproximadamente a la temperatura del aguadel recipiente de doble pared que envuelve el calormetro, si el calormetro no esadiabt ico. El aumento de la temperatura del agua del calormetro debido al encendido y

a la combust in completa de la probeta, ser del orden de unos 3 C. Se pone enmarcha el agitador y se regula su velocidad para que sea igual a la que tena en laprueba de calibrado. Las lecturas se inician pasados tres min yse hacen en intervalosde un min durante cinco min. Estos primeros cinco minutos se llaman de perodopreliminar.

Encender la probeta haciendo pasar una intensidad elctrica apropiada a travs delconductor de encendido. Esta corriente debe ser la misma que la utilizada en la pruebade calibrado. El encendido es el inicio del perodo principal. Durante este perodo setoma la temperatura cada 30 s hasta alcanzar la temperatura mxima. Si se utiliza unregistro de temperatura ste actuar continuamente.

El momento de alcanzar la temperatura mxima marca el fin del perodo principal y elcomienzo del perodo f inal. Este ltimo perodo dura cinco min, durante los cuales latemperatura se debe observar yanotar cada minuto o bien quedar anotada de un modocont inuo en el registrador en funcionamiento. Al f inalizar este perodo se debe anotar latemperatura del agua de la envoltura. Se para la bomba, se reduce paulatinamente lapresin, se abre la bomba yrecoge el residuo con vistas al ensayo de calcinacin.

Lavar la bomba con agua destilada, verter en un vaso el agua procedente del lavadopara su anlisis y determinacin cuantitativa de los diferentes productos contenidos.

Calcular el calor de combustin superior, segn lo que se prescribe en 7.6,aplicando las

correcciones apropiadas.

7.6 Clculo de resultados

Elcalor de combustin superior de la probeta estar dado por la siguiente frmula:

( ) ( )kgMJ

m

CcttWEQ im /,

101868,4 3

sup

++=

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a) Correccin c

Esta correccin se calcula segn la frmula:

c = (n - n') v " - n'v' , Cb) Correccin C

Esta correccin C = Cn(n = 1; 2, etc.) debe incluirse, cuando se considere necesario,

en los siguientes casos:

Primero

La cantidad de calor desprendida por la combustin de la sustancia adicional aadidapara asegurar la combustin completa es:

C1= maHoa, MJ

Segundo

La cantidad de calor desprendida por la combustin de los productos utilizados paraasegurar el encendido es:

C2= mfHof, MJ

Tercero

Las cantidades de calor desprendidas o absorbidas, por la accin de reacciones qumicasque tengan lugar en el momento de la combustin, en una atmsfera de oxgeno a unapresin de 2 451,6 kPa, de productos que no se forman entonces por la combustin a lapresin atmosfrica del aire y la disolucin de esos productos en el agua introducida enla bomba. Estas cantidades se determinan por la valoracin qumica de los productos dela disolucin del lavado y los datos de los valores conocidos de las cantidades del calorde formacin yde disolucin de estos productos.

NOTA - Cuando los elementos sean otros que el carbono, el hidrgeno o el oxgeno y se les pueda sometera un anlisis qumico completo, se efectuar ste para determinar las correcciones que hay que aplicar deacuerdo con el prrafo tercero.

7.7 Cantidad de probetas

Se considera suficiente realizar el ensayo sobre tres probetas, cuyos resultados nodebern diferir en ms de 0,1 67 MJ/kg. Si la diferencia entre dos de estos resultadoses mayor que la indicada se deber repetir el ensayo.

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7.8 Calor de combustin superior

El calor de combustin superior se calcula promediando los resultados obtenidos para lastres probetas.

8 Determinacin del calor de combustin inferior

8.1 Procedimiento

El calor de combustin inferior se determinar a partir del calor de combustin superior yel calor de vaporizacin, q, del agua condensada en la bomba despus de la combustin.

8.1.1 Calor de combustin superior

Se obtiene como se indica en 7.

8.1.2 Cantidad de agua condensada

La cantidad de agua condensada en la bomba despus de la combustin, se determinapor ensayos especiales sobre la probeta en polvo, preparada y acondicionada como seindica en 7.3 y 7.4 por medio de un equipo de micro o macro anlisis para ladosificacin del hidrgeno.

8.2 Cantidad de probetas

Los ensayos se efectuarn sobre dos probetas.

8.3 Contenido proporcional de agua condensada

El contenido de agua condensada, w, es igual a la media de los dos valores obtenidos.

8.4 Calor de vaporizacin del agua condensada

El calor de vaporizacin, q, del agua condensada en la bomba despus de la combustin,se obtiene por la frmula:

q = 2,449 w [MJ/kg]

8.5 Calor de combustin inferior

El calor de combustin inferior es la diferencia entre el calor de combustin superior y elcalor de vaporizacin del agua condensada, q:

Qinf= Qsup- q [MJ/kg ]

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9 Informe

El informe sobre el ensayo deber contener los siguientes datos:

a) nombre del laboratorio que realiza el ensayo;b) nombre del solicitante;c) descripcin del material;d) nombre del material;e) densidad aparente del material;f) fecha de recepcin del material yfecha del ensayo;g) descripcin del mtodo utilizado para obtener las probetas ysi es pertinente, el

mtodo de muestreo estadstico utilizado;

h) mtodo de ensayo;i) referencia a esta norma;

j) resultados:1) calor de combustin superior, en MJ /kg

Probeta 1

Probeta 2

Probeta 3

Media

2)calor de vaporizacin del agua condensada, en MJ /kgProbeta 1

Probeta 2

Media

3)calor de combustin inferior. en MJ /kg

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Prevencin de incendio en edificios - Ensayo de reaccinal fuego - Parte 2: Determinacin del calor de combustinde materiales en general

Fire safety in buildings Fire resistance test Part 2 : Det erminat ion of combust ion

heat f or all purposes material

Primera edicin : 1985Reimpresin : 1999

Descriptores: seguridaqd, seguridad contra inc endios, prevencin de incendio en edificios,

ensayos de fuego, determinacin del calor, calor de combust in

CIN 13.220.50

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