Desafio nas Alturas
      Perdeu o acesso?  

 

Ocupações Institucionais/Culturais

Desafio nas Alturas

Por Laura Montville

UTAustinExpSci Ext CMYK CC2

Como a Universidade do Texas, em Austin, aplicou os códigos para localizar laboratórios científicos, incluindo a armazenagem de produtos químicos, nos pisos altos dum novo estabelecimento de ensino e pesquisa.

 

Quando o prédio de ultima geração “Experimental Science Building” (ESB) abriu as portas na Universidade de Texas, em Austin, em 1952, era um dos maiores centros de pesquisa do país, com 64 laboratórios, 39 laboratórios de ensino e um grande número de salas de aulas. O edifício tinha cinco andares e seu comprimento superava a altura da UT Tower. Durante mais de cinquenta anos o edifício abrigou pesquisas de bacteriologia, bioquímica, genética, zoologia, microbiologia e muitas outras áreas de pesquisa e salas de aula. Em meados dos anos 2000, contudo, realizaram-se testes que identificaram deficiências no sistema de gás natural do edifício e o sistema foi fechado, resultando finalmente na demolição do prédio em 2008. As instalações de pesquisa e as utilizadas para a instrução dos estudantes de pós-graduação no ESB seriam transferidas ao novo Norman Hackerman Building (NHB), cujo projeto começou em 2006.

Uma necessidade prática imediata influenciou o projeto do NHB. A UT Austin, uma das mais importantes universidades de pesquisa do mundo, abriga mais de 51.000 estudantes e 24.000 membros da faculdade e do pessoal. O campus principal está situado num terreno de 430 acres no centro de Austin, Texas, e contém mais de 180 edifícios com mais de 20 milhões de pés quadrados brutos.Num campus desse tamanho com essa densidade de ocupação, a única direção para crescer é vertical.

O NHB foi projetado como um edifício de pesquisa de seis andares; as grandes alturas entre pavimentos, em particular nos andares inferiores, contribuem à designação do NHB como uma estrutura alta. O edifício contém aproximadamente 330 000 pés quadrados de escritórios universitários, laboratórios de ensino, salas de aulas, salas de máquinas, um biotério no porão – um espaço fechado para manter animais em condições seminaturais - e laboratórios de pesquisa. A primeira fase de construção do NHB, completada em finais de 2010, devia cumprir os requisitos mais estritos da edição 2006 do NFPA 101®, Código de Proteção da Vida, e os documentos aos quais faz referência, assim como as disposições da edição 2006 do International Building Code. (O ESB foi construído aplicando os requisitos comparativamente menos estritos da edição 1949 do Uniform Building Code). Mais tarde, trabalhos de acabamento e reformas foram realizados aplicando os requisitos da edição 2012 do NFPA 101, a edição 2011 da NFPA 45, Proteção Contra Incêndio para Laboratórios que Usam Químicos e a edição 2012 da NFPA 30, Código de Líquidos Inflamáveis e Combustíveis. A abertura oficial do NHB deu-se em março 2011.

Projetar o NHB com as mesmas características e comodidades que tinha o ESB, aplicando novos códigos de incêndio e segurança dos laboratórios, apresentou vários desafios, em particular quanto à localização das instalações dos laboratórios num edifício alto. Nos quase 65 anos desde a abertura do ESB, a segurança dos laboratórios adquiriu um grau de prioridade mais alto. Por exemplo, os experimentos e procedimentos realizados anteriormente em bancadas abertas devem agora ser realizados com capelas de exaustão; em consequência, o número de capelas de exaustão cresceu de 77 no ESB a 234 no NHB. Com o aumento das capelas de exaustão, o aumento do tamanho do sistema de ventilação do laboratório era inevitável. Como na maioria das construções novas, os metros quadrados da propriedade se tornaram, rapidamente, uma preocupação principal.

Para o pessoal de segurança da universidade como nós, o projeto se reduziu a algumas questões chave: estabelecer um ambiente de pesquisa interativo e seguro; o fornecimento duma armazenagem segura dos produtos químicos para os pesquisadores e assegurar que o NHB cumpriria os requisitos de localização de laboratórios em edifícios altos.

Desafios iniciais

Logo no início do processo de projeto, ficou claro que a maioria dos laboratórios de risco médio e alto do NHB deveria ser localizada nos pisos altos. Vários fatores contribuíam para isso, incluindo o desejo do Colégio de Ciências Naturais (CNS, da sigla em inglês) de utilizar os pisos baixos para exibir seus recursos e realizações para os visitantes e financiadores. Esses pisos deviam ser utilizados para laboratórios de ensino, escritórios e salas de conferências, mas o CNS não queria laboratórios químicos malcheirosos na área geral de circulação. Outro fator que contribuiu para a localização desses laboratórios nos andares altos foi o requisito do código sobre a colocação acima do teto da exaustão do ar proveniente das capelas de exaustão químicas e dos sistemas especiais de ventilação numa posição, altura e velocidade suficientes para prevenir a reentrada dos químicos no edifício e a exposição do pessoal. Os grandes dutos necessários ao transporte do produto da exaustão dos laboratórios até o teto limitariam o espaço disponível nos pisos inferiores para áreas de uso geral.

As preocupações de segurança contribuíram também para a localização dos laboratórios acima do terceiro piso. As tendências atuais na pesquisa estão mudando para promover a colaboração entre as equipes de pesquisa e entre as disciplinas e os novos edifícios de laboratório estão sendo planejados com espaços abertos de interação para facilitar essa colaboração. Em consequência disso, a segurança dos laboratórios, em lugar de ter por objeto unidades de laboratório individuais, passou a abranger andares inteiros e acabou sendo muito mais fácil segregar a pesquisa de pós-graduação e doutorado nos pavimentos superiores restringindo o acesso pelo uso de leitores de cartão colocados nas portas das escadas e ascensores.

A flexibilidade é também uma preocupação principal para os novos laboratórios. A rotatividade elevada e ambientes de pesquisa mudando rapidamente exigem projetos de laboratórios adaptáveis e que permitam acomodar mudanças com uma quantidade mínima de reforma e construção. Durante a fase inicial de projeto, o futuro uso da maioria dos espaços de laboratório do NHB não era conhecido, por isso os laboratórios foram especificados e projetados com características modulares e layouts que poderiam ser facilmente modificados para acomodar futuras mudanças quando necessário.

Devido às incógnitas associadas ao futuro uso dos laboratórios, as unidades foram projetadas aplicando a categoria mais alta de separação contra incêndios entre laboratórios, de forma a abrigar as quantidades máximas permitidas de líquidos inflamáveis e combustíveis. Grande parte do edifício foi também deixada como estruturas vazias, com elementos e conexões de infraestruturas fornecidas para facilitar a futura construção nessas áreas.

Enquanto o projeto e a construção avançavam, surgiram desafios associados à aplicação da edição 2004 da NFPA 45, quando os usuários do edifício queriam maximizar as quantidades permitidas de líquidos inflamáveis utilizados no edifício. Esses problemas foram exacerbados quando foi feito o acabamento das plantas livres aplicando a edição 2011 da NFPA 45, que introduziu novas exigências e restrições para as unidades de laboratório localizadas em edifícios de mais de um andar, incluindo categorias mais elevadas de resistência ao fogo para o isolamento das unidades de laboratório e quantidades reduzidas de líquidos inflamáveis e combustíveis.

Para poder aumentar a quantidade permitida de químicos armazenados mantendo a conformidade com os códigos, a equipe de projeto procurou soluções de armazenagem de líquidos inflamáveis e combustíveis na NFPA 30. A equipe de projeto decidiu construir uma serie de áreas internas de armazenagem de líquidos combustíveis associadas a cada unidade de laboratório. Os materiais armazenados nessas áreas suplementariam as quantidades permitidas pela NFPA 45 e superariam as quantidades normalmente permitidas numa área de controle dum edifício. As áreas internas de armazenagem de líquidos têm vários requisitos, incluindo a compartimentação, a drenagem, uma proteção elétrica especial e uma exaustão exclusiva. Essas características ajudaram também a aliviar as novas restrições impostas pelas edições mais recentes da NFPA 45 para a futura construção em andares abertos.

Um benefício adicional dessas salas é que podem representar uma opção conveniente para distribuir os líquidos inflamáveis como alternativa à utilização de capelas de exaustão, já que dispõem também duma ventilação adequada. A maioria dessas salas se parece com um pequeno armário, com meios fios de secção pequena para contenção e portas corta fogo de enrolar para acesso ao estoque. Num número limitado de laboratórios foi construída uma sala maior com um piso gradeado para drenagem com uma área mais baixa para proporcionar a contenção. Essas salas permitiriam aos usuários dos laboratórios entrarem facilmente na sala e utilizar equipamento especial ou realizar operações como a distribuição.

Assim que entraram nos laboratórios, os usuários começaram a aproveitar as salas de armazenagem de líquidos inflamáveis, não só devido ao aumento da quantidade autorizada de estoque de combustíveis, como também por ser uma localização central de armazenagem conveniente, mesmo nos laboratórios que não continham grandes quantidades de líquidos inflamáveis. Essas áreas não só demonstraram sua utilidade para a armazenagem normal de químicos ainda sem usar, como também proporcionam uma forma conveniente de armazenar e manusear produtos inflamáveis usados, permitindo uma menor frequência da coleta de resíduos a granel.

Utilização e adaptação

No fim da construção, o edifício estava 60% ocupado por laboratórios de ensino, o biotério, salas de aulas, espaços administrativos e dois pisos de laboratórios de pesquisa operacionais. O resto do edifício ficou como planta livre para ser terminado no futuro. Durante os últimos anos, o resto de espaço livre para laboratórios de pesquisa foi completado na totalidade e estão em curso obras para terminar as restantes plantas livres destinadas a outros usos no edifício. As instalações estão ocupadas aproximadamente em 95%.

Muitos dos elementos chave de segurança das instalações dos laboratórios estão enfocados nas medidas operacionais como limitação de estoques, segregação de químicos não compatíveis e protocolos de segurança e emergência. Por esse motivo, a aplicação dos códigos para laboratórios pode ser uma tarefa difícil e grande parte da responsabilidade de manter um ambiente seguro fica com os próprios usuários. Um edifício grande e diversificado com o NHB não é diferente e introduz elementos adicionais para as salas internas de armazenagem de líquidos que devem ser levados em conta.

Para a maioria das equipes de pesquisa no edifício, as salas de armazenagem de líquidos inflamáveis servem como local principal para a armazenagem de líquidos inflamáveis a granel e são acessadas várias vezes durante o dia. Por conveniência e devido ao incômodo de operar uma pesada porta de enrolar acionada por uma corrente, muitos pesquisadores começaram a deixar abertas as portas de acesso às salas de armazenagem de líquidos inflamáveis, muitas vezes indefinidamente. A característica mais importante duma sala de armazenagem de líquidos inflamáveis construída de acordo com a NFPA 30 é a compartimentação. A ideia é conter um incêndio que se origine dentro da sala ou evitar que uma emergência externa envolva os conteúdos da sala. A NFPA 30 é clara na sua intenção que as portas de acesso às salas de armazenagem de líquidos inflamáveis fiquem sempre fechadas, com a única exceção que as portas podem ficar abertas durante a transferência dos materiais se as portas se fecharem automaticamente. Gastaram-se muitas horas percorrendo o edifício para garantir que os usuários dos laboratórios mantivessem as portas fechadas e educando os pesquisadores acerca da necessidade de manter fechada a separação entre o laboratório e as salas de armazenagem de líquidos inflamáveis. Esses esforços tiveram resultados mistos, em parte porque não é possível ter alguém patrulhando o edifício 24/7 para controlar os ocupantes, verificando que eles mantenham as portas fechadas.

Resolver essa questão foi uma prioridade chave para avançar com o projeto e a construção dos acabamentos nas plantas livres. De que forma poderíamos abordar esse elemento para que seja conveniente para os usuários entrar e sair dessas salas várias vezes por dia, sempre mantendo as portas fechadas quando não estão acessando os químicos armazenados? Infelizmente, estamos limitados em nossas opções, já que a infraestrutura básica das salas de armazenagem de líquidos inflamáveis (depressões no chão, drenagem e meios fios) foi construída com o edifício básico. As portas de enrolar estavam aqui para ficar mesmo se os andares estavam vazios. A meta era tornar as portas tão fáceis de abrir e fechar quanto possível. As portas de acesso às novas salas de armazenagem de líquidos inflamáveis, em lugar de serem operadas manualmente, eram acionadas por um motor com controles eletrônicos simples e fáceis de usar. Essas portas seriam mais rápidas de abrir e fechar e sua operação requer pouco esforço. Até agora, nossa experiência com os laboratórios construídos de acordo com o novo projeto foi muito melhor, mesmo que as salas de armazenagem existentes, com portas operadas manualmente, ainda apresentem um desafio. Tanto as novas portas motorizadas como as portas originais operadas manualmente são do tipo de fechamento automático de acordo com a NFPA 80 e fazem interface com o sistema de alarme de incêndio do edifício e o sistema de detecção de fumaça associado.

Evolução contínua

A construção do Norman Hackerman Building nunca parou realmente. As plantas livres ainda estão sendo completadas, as áreas existentes estão sendo reformadas e já está sendo planejada uma nova expansão para acrescentar uma estufa e espaços associados no teto perto das salas técnicas. Mesmo depois de terminar esse trabalho, não será raro que haja alguma construção em curso no edifício. Novas áreas de pesquisa, novos departamentos e novo pessoal, acomodar programas que foram deslocados pelo trabalho em outra parte, ou mesmo a manutenção de rotina são todos fatores que resultam numa situação onde a maioria dos edifícios no campus é submetida a reformas regulares.

Os trabalhos de construção trazem uma série de desafios que precisam ser atendidos, particularmente nos laboratórios em funcionamento, que dependem de numerosos sistemas do edifício para manter um ambiente seguro. Sistemas essenciais como a ventilação do laboratório e as capelas de exaustão devem ser mantidos com os laboratórios em operação e em consequência pode ser necessário programar suspensões de atividades para integrar mudanças nos sistemas existentes de exaustão. A NFPA 45 requer a suspensão das operações dos laboratórios quando a exaustão estiver fora de serviço. Outros sistemas dos edifícios, como os sistemas de sprinklers contra incêndios e os sistemas de alarme de incêndio, devem ter planos de suspensão das operações consistentes onde as atividades de construção podem requerer cortes de corrente.

Coordenar esses cortes com os pesquisadores é essencial para que eles possam garantir que os experimentos em curso não sejam interrompidos e que o equipamento crítico possa voltar a funcionar tão cedo com possível. Por exemplo, programar um corte para a noite duma sexta feira ou sábado pode parecer uma boa forma de aproveitar o tempo em que o edifício não está funcionando, mas isso pode requerer que as equipes de pesquisadores venham no fim de semana que segue ao corte para garantir que o equipamento crítico tenha sido reiniciado e esteja funcionando corretamente. É também essencial estar preparados para cortes não programados que podem surgir durante a construção. De que forma a equipe de construção responderá a reinicializarão dos equipamentos depois do corte, que medidas devem ser tomadas pelos usuários dos laboratórios e as eventuais medidas de proteção temporárias que seriam requeridas são todas questões que deveriam ser tratadas de antemão.

Um excelente exemplo dessas complicações é o teste dos sistemas de automação do edifício e o teste da transferência da alimentação elétrica de emergência que foi realizado depois de terminar os espaços de laboratórios de pesquisa. À medida que os laboratórios se tornam mais complexos, não é raro que surjam problemas quando se realizam testes em edifícios que dependem da interconexão e automação de tantos sistemas. A universidade e sua equipe de projeto estavam bem cientes que poderiam surgir questões imprevistas durante os testes e por isso programaram um corte em todo o edifício para realizar os testes. Esse corte devia ser coordenado com os usuários do edifício e várias equipes de pesquisa para assegurar que qualquer dificuldade durante os testes não poria em perigo os ocupantes ou suas pesquisas.

Foi bom ter tomado essas precauções. Durante os testes, descobriram que os sistemas HVAC do edifício e os sistemas de exaustão dos laboratórios não estavam equilibrados quando alimentados pela fonte de emergência, com a exaustão do laboratório funcionando quase a plena potência e o HVAC em regime muito reduzido. Isso criou uma grave baixa da pressurização nas unidades de laboratórios, onde ficou quase impossível operar as portas. Se isso não tivesse sido testado ou se os laboratórios tivessem estado em uso no momento dos testes, os ocupantes poderiam ter ficado presos nos laboratórios em condições perigosas. Finalmente foram necessárias varias séries de testes para aplainar completamente a operação do sistema de automação do edifício e a funcionalidade de emergência, cada um requerendo a coordenação de cortes de energia em todo o edifício. O processo foi um bom exemplo do valor do comissionamento do edifício e da NFPA 3, Prática Recomendada para Comissionamento dos Sistemas de Proteção contra Incêndio e Segurança de Vida e a NFPA 4, Testes Integrados dos Sistemas de Proteção contra Incêndio e Segurança de Vida.

Esses foram apenas alguns dos numerosos cortes que ocorreram durante os anos da operação do edifício, com trabalhos relacionados à eletricidade, ao sistema HVAC, às canalizações e outros associados à nova construção e às renovações, requerendo pelo menos suspensões parciais dos sistemas e operações do edifício. Cada corte requeria uma nova sessão de coordenação com os pesquisadores e outros usuários do edifício para garantir a segurança de todos os ocupantes e a proteção de pesquisas importantes em curso em todo o edifício.

À medida que a pesquisa científica e as tendências na construção dos edifícios continuam a mudar, as equipes de projeto e as autoridades competentes devem ser capazes e dispostas a adaptar-se a esse ambiente em rápida transformação. Enquanto as características como componentes de construção modulares e quartos de armazenamento exclusivos para líquidos inflamáveis podem acrescentar custos e complexidade a um projeto na fase inicial da construção, elas podem dar frutos mais tarde na vida do edifício quando as mudanças e modificações sejam necessárias para acomodar futuras pesquisas.

As novas características de projeto e as lições aprendidas com o projeto do NHB tiveram um grande impacto sobre a forma como abordamos o projeto e a construção de futuras instalações para laboratórios, aqui na UT Austin. Essa abordagem do projeto de laboratórios nasceu da colaboração entre todas as partes interessadas no projeto com um leque de metas complexas e às vezes conflitantes. Quer esses princípios de projeto sejam úteis para outras instituições ou instalações quer não, as discussões e colaborações no centro do processo de projeto do NHB deveriam ser parte integrante do processo de projeto para qualquer edifício de laboratórios.

Waymon L. Jackson, P.E., é diretor associado e inspetor de incêndio adjunto dos serviços de prevenção de incêndio na Universidade de Texas em Austin. Ele é membro principal de vários comitês técnicos da NFPA sobre Código de Edificações/Código de proteção da Vida, incluindo Meios de Saída e Características de Proteção Contra Incêndio e é também membro do comitê do NFPA 72, Sistemas de Comunicações de Emergência. Joshua A. Lambert, é engenheiro de proteção contra incêndio nos serviços de prevenção de incêndios da UT Austin e é membro principal de vários comitês da NFPA sobre Código de Edificações/Código de Proteção da Vida, incluindo Reuniões de Público e Residencial.

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Segurança no céu

ThinkstockPhotos 122443240 ConvertedMirando más de cerca los códigos y normas aplicables para laboratorios.  Por Laura Montville A

A NFPA 45, Proteção contra Incêndios para Laboratórios Usando Químicos, fornece requisitos para prevenir e controlar incêndios e explosões que envolvem o uso de químicos em operações a escala de laboratórios.

Em primeiro lugar, a norma ajuda os usuários a classificar o risco presente no laboratório com base na quantidade de líquidos inflamáveis e combustíveis em uso. Logo, com base na classificação, a norma fornece requisitos de projeto e construção para a unidade de laboratório, o sistema de ventilação e as capelas de exaustão, assim como procedimentos para armazenar, manusear e descartar os químicos.

Por exemplo, um laboratório com 500 galões de líquidos inflamáveis de Classe I seria classificado como um laboratório de Classe A (risco de incêndio elevado). As unidades de laboratórios de Classe A são limitadas a um tamanho de 10 000 pés quadrados, devem ter uma separação de duas horas de fogo entre a unidade do laboratório e áreas que não são de laboratórios ou unidades de laboratórios que tenham uma classificação de risco igual ou mais baixa e só podem ser localizadas de um a três pisos acima do andar térreo. Para ser localizada acima do sexto andar, uma unidade de laboratório deve ser de Classe C (risco de incêndio baixo) com uma separação de quatro horas de fogo, ou Classe D (risco de incêndio mínimo).Por exemplo, um laboratório com 500 galões de líquidos inflamáveis de Classe I seria classificado como um laboratório de Classe A (risco de incêndio elevado). As unidades de laboratórios de Classe A são limitadas a um tamanho de 10 000 pés quadrados, devem ter uma separação de duas horas de fogo entre a unidade do laboratório e áreas que não são de laboratórios ou unidades de laboratórios que tenham uma classificação de risco igual ou mais baixa e só podem ser localizadas de um a três pisos acima do andar térreo. Para ser localizada acima do sexto andar, uma unidade de laboratório deve ser de Classe C (risco de incêndio baixo) com uma separação de quatro horas de fogo, ou Classe D (risco de incêndio mínimo).

Enquanto a NFPA 45 fornece um panorama dos riscos dos laboratórios, o documento faz referência a outros códigos e normas da NFPA para requisitos adicionais:

A NFPA 30, Código dos Líquidos Inflamáveis e Combustíveis, é usada para classificar os líquidos inflamáveis e combustíveis com base no ponto de fulgor e no ponto de ebulição e fornece requisitos para a construção de gabinetes de armazenagem e áreas de armazenagem interiores. Os contêineres de líquidos inflamáveis e combustíveis são limitados a uma capacidade máxima permitida dependendo do tipo de contêiner e da classificação do líquido.

O NFPA 55, Código dos Gases Comprimidos e Fluidos Criogênicos, contém as quantidades máximas permitidas de gases comprimidos e liquefeitos. Dependendo da classificação do laboratório, as quantidades desses gases podem ser ainda mais limitadas. Por exemplo, a quantidade de gases comprimidos e liquefeitos numa unidade de laboratório de Classe D é limitada a 50% das quantidades listadas na NFPA 55 e nos laboratórios de ensino a quantidade é limitada a dez por cento.

A NFPA 400, Código de Produtos Perigosos, cobre o manuseio e a armazenagem de químicos, incluindo os que não são especificamente tratados na NFPA 45, como oxidantes e corrosivos e o manuseio e eliminação dos resíduos.

O NFPA 101®, Código de Proteção da Vida, fornece informação sobre requisitos de proteção da vida como o projeto e a capacidade dos meios de saída, o equipamento de proteção contra incêndio e os acabamentos interiores.

O NFPA 1, Código de Prevenção de Incêndios, contém exigências para laboratórios que estão coordenados e enfocados nos vários riscos de construção encontrados no laboratório. O NFPA 1 inclui exigências que lidam com os materiais e conteúdos perigosos com base nas quantidades permitidas, na ventilação e na armazenagem de materiais de laboratório.

O NFPA 5000, Código de Construção e Segurança das Edificações, ajuda os usuários a determinar a classificação da ocupação assim como as provisões de construção baseadas na altura e na área do edifício. Contém também informação sobre as áreas de controle utilizadas para determinar as quantidades permitidas de materiais perigosos que podem ser encontradas no laboratório. Essas provisões são coordenadas com outros documentos da NFPA como a NFPA 45.

Laura Montville é engenheira da NFPA e pessoa de contacto para a NFPA 45.

Share

nós

Quem nós Somos

A National Fire Protection Association (NFPA) é a fonte dos códigos e normas que regem a indústria de proteção contra incêndios e segurança da vida.