Adelantándose a la curva del código
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Adelantándose a la curva del código

Por Stephen Barlas

nistslide1Disposición típica de una estación de trabajo de la Torre Norte del World Trade Center antes del experimento de incendios del NIST. Las aberturas en la pared representan las columnas exteriores de la Torre Norte del WTC (el espacio entre cada “columna” representa la misma distancia que las columnas reales en la torre). Los postes envueltos en la fotografía sostienen los termopares que miden la temperatura. Fotografía: NIST.

La NFPA anticipa algunos de los cambios propuestos por el NIST para los códigos de incendios y edificios a partir de la investigación del World Trade Center llevada a cabo por el organismo.

Cuando Shyam Sunder llegó a la Exposición y Conferencia Mundial sobre Seguridad (WSCE ®, World Safety Conference and Exposition ®) de la NFPA llevada a cabo en Las Vegas en junio, trajo consigo algunas ideas claras sobre los cambios necesarios tanto en los códigos como en las normas de seguridad de incendios y edificios tras el desastre del World Trade Center.

El vice-director interino del Laboratorio de Investigación de Incendios en Edificios (BFRL, Building and Fire Research Laboratory) en el Instituto Nacional de Normas y Tecnología (NIST), Sunder, condujo la investigación de dos años de duración hacia las razones por las cuales los tres rascacielos, WTC 1, 2 y 7, se derrumbaron el 11 de septiembre de 2001. La investigación costó 16 millones de dólares y 236 personas participaron de la misma incluyendo a los empleados del NIST, contratistas independientes y asesores, tales como Rita Fahy, gerente de los Sistemas y Bases de Datos de Incendios de la NFPA, quien contribuyó con el trabajo relacionado con el comportamiento de los o cupantes del edificio (PDF, 308 KB).

Se presentó una serie de conclusiones sobre la investigación el 5 de abril cuando el NIST publicó 15 borradores de los informes sobre tres proyectos de investigación para comentario público: análisis de las prácticas y códigos de incendios y edificios; comunicaciones de emergencia, salida y comportamiento de los ocupantes; y tecnologías y pautas del servicio de incendios. De acuerdo con el comunicado de prensa del NIST, éste publicará el borrador de la investigación final y “recomendaciones para la mejora de normas, prácticas y códigos de incendios y edificios provenientes de estos y otros cinco proyectos en la investigación” una vez que Sunder y Bill Grosshandler, director del Departamento de Investigación de Incendios del NIST e investigador líder asociado de la investigación del WTC, presenten su trabajo en la WSCE. La comunidad de normas y el edificio tendrá 45 días después de la fecha de publicación para realizar comentarios y Sunder espera publicar las recomendaciones finales del NIST en septiembre.

Entre estos 15 informes figuraba un Resumen ejecutivo de diseño, construcción y mantenimiento de los sistemas de seguridad humana y estructural, que incluyó 26 hallazgos, muchas áreas notables que garantizan una acción adicional en los códigos de incendio y edificios actuales, y no sólo aquellos relacionados con los edificios de gran altura.

Precisión de los datos
La investigación fue el estudio técnico más complejo alguna vez llevado a cabo sobre la pérdida de un edificio, y el informe de 10.000 páginas podría ser único en los anales de las investigaciones federales debido a su complejidad técnica, amplitud y cantidad de expertos participantes. La precisión de los datos le ha brindado seguridad a Sunder para sus prescripciones por el cambio, las cuales, según él, están ya fijadas, un hecho que recientemente dejó en claro en su oficina de Gaithersburg, Maryland.

Haciendo referencia a la WSCE, una reunión durante el mes de julio con el Comité Asesor de Seguridad en Edificios de Gran altura de la NFPA y presentaciones técnicas con otros grupos con anterioridad y posterioridad a la publicación de los borradores de las recomendaciones en junio, Sunder dice: "Por un lado éstas no son simplemente ideas que estamos emitiendo. Por otro lado, planeamos considerar seriamente todos los comentarios que recibamos en respuesta a los borradores de las recomendaciones antes de completarlas.  

“Nuestro análisis fue imparcial, objetivo y tenemos fundamentos sólidos para nuestras recomendaciones”, dice. “Llevamos a cabo reuniones públicas y recibimos varios aportes de grupos interesados antes de emitir los borradores de los resúmenes ejecutivos en abril". La NFPA estuvo presente en una de esas audiencias públicas en febrero de 2004.

“Ya hemos pensado mucho en lo que es necesario hacer”, dice. Por ejemplo, Sunder alentará a que los códigos de edificios reconozcan una nueva categoría de estructuras denominada “edificios de mayores riesgos”, la cual, según él, debería aplicarse a los edificios con más de 20 pisos de altura. Sin embargo, no tiene intenciones de definir esa categoría por completo, o enumerar los tipos de amenazas (como por ejemplo un ataque de un avión) contra las cuales debería protegerse a dichos edificios.

“Corresponderá a los organismos de normas y códigos decidir sobre la mejor manera de organizar nuestras recomendaciones dentro de un marco”, dice. “No quiero infringir”.

Más allá de crear una nueva categoría de edificios de alto riesgo que necesiten una protección adicional, Sunder instará a realizar cambios en las normas de protección contra incendios para los edificios que no fueran de alto riesgo. El Resumen ejecutivo de diseño, construcción y mantenimiento de los sistemas de seguridad humana y estructuralanticipa las recomendaciones finales. Por ejemplo, el Hallazgo 13 establece que “es necesario contar con disposiciones del código que requieran la conducción de una prueba de resistencia a los incendios de no existir datos adecuados de otros componentes y montajes del edificio para calificar un elemento del edificio que no haya sido probado”. El Hallazgo 15 establece que “es necesario contar con una base técnica para establecer si los requisitos para la clasificación de la construcción y resistencia a los incendios en los códigos de edificios modernos son adecuados para los riesgos con respecto al peligro de la base de diseño y las consecuencias del mismo”. Y el Hallazgo 18 establece que “es necesario contar con procedimientos detallados para seleccionar escenarios de incendio apropiados de la base de diseño que deberán ser considerados en el diseño basado en el desempeño del sistema de rociadores, compartimentación y protección pasiva de la estructura. El incendio normalizado en las pruebas de resistencia de incendios actualmente establecidas no es adecuado para el uso en el diseño basado en el desempeño”.

La NFPA, que considerará todos los temas de interés de Sunder una vez publicados, ya ha anticipado parte de ellos. Por ejemplo, se agregó un requisito de resistencia a los incendios de cuatro horas para los edificios de más de 420 pies (128 metros) de altura a la primera edición de la norma NFPA 5000 , Código de Seguridad y Construcción de Edificios, en el año 2002. Y los miembros de la NFPA votarán este verano sobre los cambios en la norma NFPA 101, Código de Seguridad Humana, y la norma NFPA 5000 que aumentará el ancho de los escalones en algunos edificios tomando como fundamento el incremento en el uso de las escaleras, más que el aumento de gente en el piso. La NFPA ya ha comenzado una revisión minuciosa del borrador del informe.

“Nuestro enfoque será abarcativo y sensible”, dijo Gary Keith, vicepresidente de Operaciones Regionales/ Normas y Códigos de Edificios de la NFPA, “el mismo tipo de respuesta que obtuvimos después del incendio del club nocturno The Station, que recibió el elogio del NIST.”

Dados los recursos disponibles para la NFPA, la Asociación puede moverse bastante rápido hacia los cambios dominantes considerados críticos durante el ciclo normal de desarrollo del código al procesarlos como enmiendas interinas tentativas (TIAs, tentative interim amendments). Las TIAs le permiten a la NFPA cambiar un código o norma antes de que se encuentre listo para su revisión.

Necesidad del simulador de dinámica de incendios
Según Sunder, la investigación del WTC no hubiera sido posible sin la ayuda del Simulador de Dinámica de Incendios (FDS, Fire Dynamics Simulator), el programa de software que el NIST puso a disposición del público en el año 2000.

“El FDS fue crucial para permitirnos descifrar la manera en que el carburante inició el fuego en los Edificios 1 y 2”, explica Sunder.

El FDS, que ha sido sometido a cuatro revisiones de software desde el año 2000, está disponible para todos, pero no muchos laboratorios públicos o privados podrían haberlo utilizado para simular la expansión de un incendio minuto a minuto durante una hora y media en cada uno de los ocho pisos del Edificio 1. El trabajo de desarrollar los datos de entrada para el FDS sobre los incendios en los Edificios 1 y 2 estuvo a cargo de McGrattan, un matemático del Departamento de Investigación de Incendios.

“Lo que resultó único sobre la manera en que utilizamos el FDS en la investigación del WTC fue el tamaño del proyecto”, dice McGrattan. “Tuvimos que desarrollar un modelo y ejecutarlo en computadoras paralelas. Nos llevó una semana utilizar 16 computadoras para realizar la simulación para la Torre Uno.”

El FDS es también de gran utilidad fuera del NIST, en especial para las compañías de ingeniería de protección contra incendios interesadas en opciones de diseño basadas en el desempeño en documentos tales como la NFPA101 y la NFPA 5000. Al comienzo, quienes utilizaban el FDS fueron principalmente grandes compañías que realizaban proyectos de diseño de alta calidad tales como museos, estadios y edificios comerciales. Pero las compañías más pequeñas lo utilizan ahora en proyectos “diarios”.

“Nunca me imaginé que el FDS llegaría a ser tan popular”, dice McGrattan. “Pensé que sería demasiado difícil para la gente comprenderlo y que su uso sería demasiado costoso."

Con las capacidades del FDS en mente, Dale Bentz y Chris White, químicos del Departamento de Investigación de la Construcción y Materiales del NIST, convocaron a una reunión en el NIST para el 14 de julio con los fabricantes más importantes de revestimientos protectores contra incendios para el acero estructural. Esperan que los fabricantes se unan al NIST para la formación de un consorcio a fin de desarrollar nuevos métodos de prueba para medir la conductividad térmica y la adherencia de los materiales ignífugos. De acuerdo con el Hallazgo 20 del informe del NIST, la base técnica de las normas de prueba existentes para la determinación de muchas de las propiedades del material resistente al fuego aplicado por aspersión (SFRM) es “insuficiente para establecer los requisitos de capacidad de servicio. El SRFM fue eliminado de los componentes de acero estructural cuando los aviones chocaron contra los Edificios 1 y 2, una razón importante por la cual el fuego en ambos edificios pudo debilitar el acero lo suficiente como para causar el desmoronamiento de los mismos.

El NIST espera que, de crearse el consorcio, surjan métodos de prueba que le brinden a los fabricantes una indicación prematura sobre si los materiales en los productos en fase de desarrollo serán aprobados por la norma NFPA 251, Métodos Normalizados de Ensayo de Incendios para Construcción y Materiales de Edificios (ASTM E119), acortando así los ciclos de desarrollo del producto.

El segundo objetivo del consorcio sería desarrollar métodos de prueba para determinar la resistencia a la explosión de los revestimientos contra incendios. Los datos sobre los materiales ignífugos que el NIST espera desarrollar no sólo llevarían a la creación de normas de protección de incendios nuevas o revisadas sino que también podrían utilizarse en el FDS.

“Eso le permitiría a los ingenieros en incendios y a los diseñadores de edificios comprender la vulnerabilidad del cerramiento del edificio”, explica White.

Uso de Elevadores
Al mismo tiempo que la tragedia del WTC produjo un debate sobre el uso y eficacia de los materiales resistentes al fuego, también resaltó el problema de la evacuación y la conducción de operaciones de extinción de incendios en los rascacielos sin el uso de ascensores. Como se lo establece en el Hallazgo 26, “con algunas excepciones, los códigos de edificios en los Estados Unidos no permiten el uso de ascensores con protección contra incendios para un acceso de emergencia de rutina por parte del personal de emergencia o como método secundario… para la evacuación de emergencia de los ocupantes de un edificio. El uso de los ascensores por parte del personal de emergencia mitigaría aún más los problemas de contraflujo en los huecos de las escaleras."

Dick Bukowski del NIST, un ingeniero experimentado del Departamento de Investigación de Incendios del NIST y miembro del Consejo de Normas de la NFPA, está trabajando con fabricantes de ascensores y alarmas contra incendios y grupos de normas para desarrollar pruebas y normas para ascensores “protegidos” o “reforzados” que podrían utilizarse en caso de evacuaciones de emergencia en edificios de gran altura.

Bukowski colaboró con la creación de un taller sobre este tema, presentado conjuntamente entre el NIST y la Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos (ASME, American Society of Mechanical Engineers) en Atlanta en marzo de 2004. Tomando como base los informes presentados durante esa sesión, él desarrolló una norma “informal” para ascensores protegidos que cubre objetos tales como torres, cubos del ascensor protegidos y otros elementos. La base para la presentación de sistemas de evacuación de ascensores de emergencia está lista para ser introducida en los códigos y normas de la NFPA. Ya que aún queda pendiente que el Comité de la norma ASME A17 complete las normas de equipos sobre ascensores protegidos, la NFPA espera que este tipo de cambio ingrese en el proceso de los códigos en poco tiempo.

La participación de Bukowski tipifica el papel especial del BFRL y de su personal. Dice Grosshandler, “Estamos bastante solos en el mundo en lo que hacemos. El papel del gobierno es muy importante.”

el del gobierno es muy importante.”

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