Próxima estación: EN 45545, los plásticos y la nueva normativa europea que rige el comportamiento al fuego en el sector ferroviario

J. Ballestero, K. Gondra, I. Sánchez, U. López de Vergara (Fundación Gaiker)

17/07/2013

La reciente publicación, en marzo de 2013, de la norma EN 45545 ha supuesto un antes y un después en la regulación del comportamiento al fuego de los materiales, barreras contra el fuego, equipamiento eléctrico e instalaciones, destinados al sector ferroviario en Europa ya que toda norma nacional que pueda entrar en conflicto con ella deberá ser anulada antes de marzo de 2016.

Introducción

Mientras que países como Alemania, Francia, Reino Unido, Polonia, Italia y Escandinavia disponían de una normativa nacional propia, otros países adoptaban sus normas. El caso de España era un caso singular ya que disponía de una directriz técnica, RenfeDT-PCI/5A, que regía el comportamiento al fuego de los materiales, mientras que adoptaba la normativa francesa, NF F 16101 en lo relativo a la densidad de humos y toxicidad de gases de combustión emitidos.

Esta norma ha sustituido a la especificación técnica CEN TS 45545 publicada en 2009 y que, debido a su status de especificación técnica, no era de obligado cumplimiento en los estados de la UE y, por lo tanto, coexistía con las normas nacionales vigentes (Figura 1).

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Figura 1: Marco normativo previo a la entrada en vigor de la norma EN 45545.

Tal y como ocurrió con la implantación de la normativa europea relativa al sector de la construcción, todo cambio supone un estado de confusión generalizado. Así por ejemplo los fabricantes desconocen el comportamiento al fuego de los productos que actualmente comercializan según la nueva normativa y los laboratorios deben adquirir y familiarizarse con las nuevas técnicas y equipos de ensayo.

Breve descripción de la norma EN 45545

Los objetivos de la norma EN 45545 son los de disminuir el riesgo de generación de un incendio, controlar la velocidad y la extinción del mismo, así como minimizar el daño que los productos generados durante el incendio (calor, humo y gases tóxicos) provoquen sobre los pasajeros y la tripulación. Esta norma no es aplicable a vehículos ferroviarios destinados al transporte de mercancías.

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Fotografía 1: Aspecto que presenta un vehículo ferroviario tras un incendio.

La norma consta de 7 partes abarcando diferentes aspectos que van desde el diseño, fabricación y montaje del vehículo ferroviario hasta su etapa de operación y uso. Las partes son las siguientes:

a) Parte 1: General.

b) Parte 2: Requerimientos de comportamiento al fuego de materiales y componentes (reacción al fuego).

c) Parte 3: Requerimientos de resistencia al fuego para barreras al fuego (resistencia al fuego).

d) Parte 4: Requerimientos de seguridad frente al fuego en el diseño de vehículos ferroviarios.

e) Parte 5: Requerimientos de seguridad frente al fuego del equipamiento eléctrico.

f) Parte 6: Control del fuego y sistemas de gestión.

g) Parte 7: Requerimientos de seguridad frente al fuego para instalaciones de líquidos y gases inflamables.

En el presente artículo se va a realizar un análisis de las partes 1 y 2 de la citada norma.

Inicialmente la norma EN 45545, en su Parte 1, define 4 categorías operacionales dependiendo de los trayectos para los que está diseñado y equipado el vehículo (trayecto bajo tierra, estructuras elevadas, túneles, trayectos diáfanos, etc), la facilidad de evacuación lateral y la accesibilidad a zonas o estaciones de seguridad definitiva.

Por otra parte la norma EN 45545-1 también define 4 categorías de diseño de vehículo ferroviario: A, vehículo que forma parte de un tren automático que no dispone de tripulación de emergencia entrenada a bordo; D, vehículo de doble cubierta; S, coche cama y de descanso de doble o simple cubierta y N, resto de vehículos (vehículo estándar).

A partir de las categorías operacionales y de las de diseño se genera la matriz de nivel de riesgo (Tabla 1) que aparece en la EN 45545 Parte 2. Dicha matriz define tres niveles de riesgo siendo el más exigente el HL3. Así, por ejemplo, un vehículo ferroviario destinado a un tranvía entrará dentro del nivel de riesgo HL1, mientras que otro destinado a un metro entrará dentro del nivel de riesgo HL3.

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Tabla 1: Matriz del nivel de riesgo.

Por otra parte, la norma EN 45545-2 'despieza' completamente un vehículo ferroviario y distingue entre productos listados y no listados de forma que todo producto colocado en un vehículo ferroviario deberá estar incluido dentro de una de estas categorías y sub-categorías:

a) Productos listados: categorías IN1-IN16 para productos ubicados en el interior, EX1-EX12 para ubicación exterior, F1-F5 para mobiliario, EL1-EL10 para equipos eléctricos y M1-M3 para equipamiento mecánico.

b) Productos no listados: productos que no entran en la categoría de listados y con posible ubicación interior o exterior.

Dependiendo del tipo de producto a clasificar y su ubicación en el vehículo ferroviario, la EN 45545-2 especifica 26 requisitos a satisfacer. Cada uno de estos requisitos determina: ensayos a realizar, parámetros a evaluar y valores a cumplir dependiendo de los niveles de riesgo HL1, HL2 y HL3 (función del diseño del vehículo y la categoría operacional). La Tabla 2 recoge los distintos ensayos a realizar dependiendo del requisito precisado.

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Tabla 2: Tabla resumen de los ensayos a realizar.

A modo de ejemplo, una pieza fabricada en material plástico o 'composite' y destinada a revestimiento interior de paredes en un vagón de metro, se considera que:

a) es un producto listado de la categoría IN1 (interior) y por tanto debe cumplir con el requisito R1.

b) al tratarse de un vagón de metro éste entra en la categoría operacional 4 y se puede considerar una categoría de diseño A (vehículo que forma parte de un tren automático sin tripulación entrenada para emergencias a bordo). Por tanto, a partir de la matriz de riesgo (Tabla 1), le corresponde el nivel de riesgo HL3.

c) la siguiente tabla muestra los ensayos a realizar, los parámetros a cuantificar y los valores máximos o mínimos requeridos para un producto que debe cumplir con el Requisito 1 (R1).

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Tabla 3: Parámetros a cumplir para productos sujetos al Requisito 1 (R1).

La norma En 45545-2 recoge tablas similares para cada uno de los 26 Requisitos establecidos.

Los plásticos y la norma EN 45545

Los materiales plásticos y 'composites' son materiales muy solicitados y apreciados por el sector ferroviario debido a sus buenas prestaciones mecánicas en relación a su peso, grandes capacidades de diseño y coloración, bajo peso, facilidad de procesado, alta durabilidad, resistencia a ambientes hostiles, etc.

Sin embargo la mayoría de ellos, debido a su naturaleza orgánica, presentan un comportamiento al fuego inadecuado en aplicaciones ferroviarias. Un material plástico, destinado a dicho sector, deberá presentar una baja inflamabilidad, combustibilidad y propagación de la llama. Además los humos que genere y los gases que emita durante su combustión o degradación deberán presentar baja densidad y toxicidad.

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Comportamiento al fuego de un “composite” de naturaleza furánica, procedente de residuos agrícolas, desarrollado y ensayado en el Centro Tecnológico GAIKER-IK4. Ensayo de cono calorimétrico según la norma ISO 5660-1. La resina furánica presenta un buen comportamiento al fuego debido a su propia estructura química.

Una de las posibles vías de mejora del comportamiento al fuego de los materiales plásticos consiste en la adición de retardantes de llama tradicionales o de nueva generación, supresores de humos, etc. En este caso se deberán elegir los aditivos adecuados de forma que su incorporación no afecte al correcto curado y procesado de la matriz plástica a ignifugar. Por otra parte el aditivo no se debe descomponer a la temperatura de procesado y debe presentar una temperatura de actuación acorde con la temperatura de descomposición de la matriz polimérica.

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Comportamiento al fuego de un 'nano-composite' de naturaleza poliéster ignifugado desarrollado y ensayado en el Centro Tecnológico Gaiker-IK4. Ensayo de determinación del desarrollo lateral de la llama en configuración vertical según la norma ISO 5658-2. La resina poliéster presenta una alta combustibilidad e inflamabilidad por lo que se hace necesaria la adición de agentes ignifugantes y reductores de humo.

Los materiales plásticos y 'composites' no se escapan a esta situación novedosa y a cierto desconcierto derivado del cambio de normativa aplicable. Esta tesitura se está traduciendo en una situación de desorientación dentro del sector y que está conllevando a que productos plásticos que podían ser utilizados en cualquier aplicación y en cualquier tipo de vehículo ferroviario hasta la fecha vean drásticamente limitada su aplicación final a ciertas aplicaciones y tipos de vehículos.

Una de las mayores diferencias de la normativa EN 45545-2 con respecto a las normativas nacionales previas, y en concreto a la española, es la obligatoriedad de cumplir todos los parámetros de forma individual e independiente en lugar de cumplir con los parámetros de forma conjunta o ponderada. A modo de ejemplo un material plástico, destinado a revestimiento interior de paredes, debe cumplir con 5 parámetros de forma simultánea, tal y como se contempla en la Tabla 3, mientras que con la normativa nacional anterior los parámetros relativos a la densidad de humos y toxicidad de gases se cuantificaban de forma conjunta o ponderada.

Este hecho está obligando a los fabricantes de productos ferroviarios a conocer el comportamiento de sus productos según la nueva normativa aplicable y, en muchos casos, a investigar en el desarrollo de nuevos productos o mejorar los ya existentes con el fin de cumplir con los requisitos establecidos en la EN 45545-2.

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Comportamiento al fuego de un 'nano-composite' de naturaleza poliéster desarrollado y ensayado en el Centro Tecnológico Gaiker-IK4. Ensayo de determinación de la propagación de la llama para suelos según norma EN ISO 9239-1.

Gaiker-IK4 y la norma EN 45545

Desde su fundación en 1985, Gaiker-IK4 cuenta con un Departamento de Ignifugación de Materiales dedicado a la mejora del comportamiento al fuego de los materiales plásticos y 'composites', siendo muchos los proyectos, tanto a nivel nacional como internacional, en los que ha participado o se encuentra inmerso en la actualidad.

Las temáticas de dichos proyectos son muy variadas abarcando eco-formulaciones ignifugadas basadas en resinas naturales y aditivos respetuosos con el medio ambiente, formulaciones termoplásticas y termoestables ignifugadas mediante la incorporación de nanopartículas y otros ignifugantes y reductores de humo de nueva generación, hormigones y morteros poliméricos, formulaciones termoplásticas y cauchos con reducida emisión de humos densos y tóxicos, formulaciones de espumas plásticas ignifugadas de distinta naturaleza, etc.

No ajeno a este cambio de normativa Gaiker-IK4 apostó en 2010 por una profunda remodelación de las instalaciones de su laboratorio de reacción al fuego y la adquisición del nuevo equipamiento para la realización de una gran parte de los ensayos demandados por esta nueva normativa EN 45545-2 (Tabla 2). Dichas adquisiciones se afrontaron gracias a la ayuda de diversas entidades públicas como el Ministerio de Ciencia e Innovación del Gobierno de España, la Diputación Foral de Bizkaia y el Gobierno Vasco a través de su Departamento de Industria.

Por otra parte, y con el fin de asegurar la calidad en los ensayos, el Centro Tecnológico Gaiker IK-4 se encuentra reconocido (acreditación nº 72/LE 187) por ENAC (Entidad de Nacional de Acreditación) en la mayoría de los ensayos relativos al sector ferroviario y conforme a los criterios recogidos en la Norma UNE-EN ISO/IEC 17025:2005 (CGA-ENAC-LEC). El laboratorio es también Organismo Notificado nº 1603 asignado por la Comisión Europea para el marcado CE, miembro de la comisión técnica CTE DB-SI (Código Técnico de la Edificación. Documento Básico de Seguridad contra Incendios) coordinada por el Ministerio de Fomento y desde 2008 de EGOLF (European Group of Organizations for Fire Testing, Inspection and Certification).

En resumen, la aplicación de esta nueva normativa europea que rige el comportamiento al fuego de los productos destinados al sector ferroviario supone un reto importante para los materiales plásticos y 'composites' con el fin de mantenerse en un sector donde sus propiedades de bajo peso y grandes posibilidades de diseño son altamente valoradas y apreciadas.

La entrada en vigor de este nuevo 'jefe de estación normativo' no debe suponer a los materiales plásticos un 'retraso' en la llegada a su 'estación' de destino.

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