Desafíos a la seguridad humana y contra incendios en los centros de convenciones
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Alarma, Detección, Notificación & Señalización

Desafíos a la seguridad humana y contra incendios en los centros de convenciones

Por Geza Szakats, PE

Los centros de convenciones están creciendo y junto con ellos crece la necesidad de brindar el mejor enfoque posible a la seguridad humana. Los códigos y normas de la NFPA ofrecen a los diseñadores los lineamientos más efectivos para este tipo de ocupaciones

El negocio de los centros de convenciones ha proliferado en los Estados Unidos de América. En 1970, la superficie dedicada a las convenciones fue de exactamente 6,5 millones de pies

BCEC Fig1  

BCEC Fig2

Figuras 1 y 2: Gran incendio en un espacio amplio (Temperatura y visibilidad como resultado de un incendio de ±15MW en un espacio de 15+ metros de altura)

BCEC Fig3

BCEC Fig4Figuras 3 y 4: Análisis dinámico del egreso de grandes multitudes en espacios amplios.

 

cuadrados (1,9 millones de metros cuadrados). En la actualidad esa cifra se eleva a cerca de 70 millones (21,3 millones de metros cuadrados) y continúa creciendo mientras más ciudades arrojan sus sombreros al cuadrilátero de las convenciones. En 1995, casi 50 ciudades estuvieron construyendo o planeando nuevos centros, o expandiéndolos. Mientras la industria de las convenciones continúa agregando más espacio, el diseño de centros de convenciones crece en complejidad. Mientras que antiguamente se asemejaban poco más que a depósitos de gran tamaño, hoy los centros de convenciones presentan disposiciones cada vez más elaboradas, edificios dentro de edificios, equipamiento técnico sofisticado, y salas de reuniones corporativas de lujo.

Mientras los centros de convenciones se agrandan, los diseños de seguridad humana y de protección contra incendios de estos edificios se vuelven más desafiantes. Los centros de convenciones actualmente sirven múltiples propósitos y, cuanto más grandes, mejor. El crecimiento en el tamaño de los centros de exposiciones significa que frecuentemente hay más de 25,000 ocupantes en un solo pabellón. Para ahorrar en costos de tierra, los centros de exposiciones de dos o tres niveles no son poco comunes, presentando nuevos desafíos significativos para los equipos de diseño. La enorme cantidad de visitantes y la potencialmente significativa variedad de cargas de combustible hacen que la seguridad humana y la seguridad contra incendios sea la máxima preocupación del diseño.

Carga de combustible
Dado que los materiales combustibles con frecuencia son expuestos en cantidades considerables, es usual que los pabellones de exposición tengan grandes cargas de combustible, tales como botes, camiones, vehículos recreativos (VR) y casas prefabricadas. Los medios primarios más comúnmente utilizados para controlar el peligro de incendio son dos; los sistemas pasivos (compartimentación), o activos (rociadores automáticos). Controlar la carga de combustible y la propagación de un incendio dividiendo mediante compartimentos las instalaciones de una exposición, raramente es una opción factible debido a la flexibilidad que se requiere en este tipo de espacios. Las ferias y exposiciones también requieren de gran flexibilidad para permitir el despliegue de casi cualquier producto o mercadería, y por lo tanto, limitar la carga de combustible rara vez es una opción. Sin embargo, el NFPA 101®, Código de Seguridad Humana, hace referencia a la construcción de stands en sí mismos, paneles de exposición, carteles, y los materiales de las telas, cortinados y otras decoraciones similares. La gerencia puede controlar de forma relativamente fácil estos elementos en una exposición. Con el fin de disminuir la carga de combustible de los centros de convenciones a niveles tolerables, el Código de Seguridad Humanatambién requiere que los  materiales combustibles excedentes que no están en uso (por ejemplo materiales de embarque, o provisión de folletería para más de un día) sean guardados en un área de depósito apartada, con una separación de 1 hora de resistencia al fuego desde las áreas de exposición. Además, el Código de Seguridad Humana proporciona orientación sobre el control de fuentes de ignición al referirse a los peligros fundamentales del equipamiento de cocina.

Consideraciones de diseño del sistema de rociadores
La utilización de grandes stands de varios niveles, está cada vez más difundida, presentando uno de los desafíos más serios de protección contra incendios en los pabellones de exposición. Aunque virtualmente todos los centros de convenciones nuevos están protegidos mediante sistemas de rociadores automáticos, existen muchos casos donde el sistema de rociadores automáticos del edificio puede ser examinado. Un incendio incipiente, si está resguardado de la descarga del sistema de rociadores automáticos del cielorraso, podría desafiar seriamente el sistema de rociadores automáticos de un edificio. Por esta razón, se debería prestar especial atención al suministrar protección de rociadores automáticos en las áreas de tamaño considerable que se hallen resguardadas, tales como grandes stands cubiertos o de varios pisos, casas prefabricadas, barcos, y productos de exposición similares. Una solución potencial incluye grifos estratégicamente localizados y conectados al sistema de rociadores automáticos del edificio. Extraordinariamente los artículos de exposición grandes y lo stands se pueden construir con conexiones especiales para que sean equipados con un sistema temporal de rociadores automáticos. El Código de Seguridad Humanarequiere que la mayoría de las casetas de varios pisos y los stands cubiertos de sólo un nivel, con una superficie mayor a los  300 pies2 (28 m2), estén protegidos con un sistema de extinción de incendios automático. Se requiere protección similar para los stands cubiertos de menor superficie si no están separados por una distancia de al menos 10 pies (3 m) cuando el área combinada de cielorraso tiene más de 300 pies2 (28 m2). Adicionalmente, se debería considerar una revisión minuciosa de la NFPA 13,Instalación de sistemas de rociadores, ya que la instalación inapropiada de grandes insignias y carteles podrían reducir la efectividad del sistema de rociadores automáticos del cielorraso.

Proporcionar protección temporaria mediante rociadores automáticos para mercaderías en exposición no siempre es factible. Por ejemplo, un incendio dentro de un gran yate podría representar un escenario de incendio serio, pero instalar rociadores automáticos dentro de un barco grande o de una casa rodante no es práctico. Como una alternativa, proporcionar detectores de humo de estación única dentro de grandes productos de exposición cubiertos podría ser un enfoque no destructivo y económico. Los detectores de humo pueden ofrecer advertencia oportuna de un incendio en desarrollo o que arda sin llama. La advertencia oportuna, a su vez, puede reducir significativamente el peligro de incendio al proporcionar una oportunidad para la intervención en las etapas iniciales de un incendio. Este es el fundamento del requerimiento que en el Código de Seguridad Humana exige la instalación de detectores de humo de estación única en los artículos que sean exhibidos sin rociadores automáticos y tengan un área techada de más de 100 pies2 (9,3 m2).

Todas estas medidas de seguridad complementan el desempeño de los sistemas de rociadores automáticos del cielorraso entonces, cada vez que estos sean activados, tendrán mayor oportunidad de controlar el incendio. Otras dos características del edificio, típicas de los grandes centros de convenciones que pueden impactar la activación puntual del sistema de rociadores automáticos del edificio incluyen cielorrasos altos y potenciales temperaturas ambiente elevadas en el cielorraso. A fin de proporcionar la mayor flexibilidad para un centro de convenciones, no son inusuales nuevos pabellones de exposición con alturas de cielorraso de 35 a 40 pies (10 a 12 metros). Excesivos espacios libres verticales pueden demorar los tiempos de activación de los rociadores automáticos convencionales y reducir su efectividad. Además, puesto que las partes superiores de los pabellones con grandes alturas de cielorraso usualmente no están climatizadas por razones de eficiencia de energía, y las temperaturas elevadas pueden existir bajo circunstancias normales, la NFPA 13 puede no permitir la utilización de rociadores automáticos comunes clasificados por temperatura. En días más frescos, la temperatura preestablecida como más elevada de lo normal retardará más aún la activación de los rociadores automáticos. A fin de contrarrestar los efectos negativos de las elevaciones del cielorraso alto sobre los rociadores automáticos son necesarias consideraciones de diseño especiales. Basado en la investigación de FM Global y los resultados de las pruebas de gran envergadura conducidas por UL después del incendio de McCormick Place, se recomienda una densidad de descarga de los rociadores aumentada, al igual que una mayor área de operación en el diseño y el uso de rociadores de respuesta rápida. Además, se sugiere que los rociadores sean de orificio grande o extra grande con presiones máximas limitadas por el diseño para asegurar la formación de gotas de agua lo suficientemente grandes como para alcanzar el incendio desde grandes alturas.

Salida
Un desafío potencialmente aún mayor que el control de la carga de combustible o de un incendio en los grandes centros de exposiciones, es la seguridad y la evacuación a tiempo de decenas de miles de visitantes. Cuando la amplia mayoría de los pabellones de exposiciones eran de un piso, con muchísimas salidas en el nivel, brindar un sistema de salida seguro para grandes multitudes no era difícil. En la actualidad la mayoría de los grandes centros de convenciones nuevos operan como instalaciones de varios pisos, y para los centros más nuevos, es común tener una red de áreas de exposición combinadas, muy por encima del millón de pies cuadrados (100,000 m2). Los eventos en estos grandes centros pueden atraer una inmensa cantidad de invitados, frecuentemente en el rango de 60,000 a 70,000 personas. Las multitudes de esta magnitud presentan desafíos significativos para proporcionar anchos de salida adecuados y distancias de desplazamiento de salida adecuadas.

El ancho de salida suficiente y la distancia de desplazamiento de salida correcta son importantes para hacer posible una evacuación a tiempo. Varios recintos de escaleras en el medio de los pabellones de exposición no son una opción deseable aunque a veces son inevitables. Tales diseños, pueden impactar significativamente las metas del propietario para la mayor flexibilidad posible. A fin de mitigar estas cuestiones, la utilización de salidas horizontales puede ser una opción atractiva. Aunque las particiones temporarias móviles, frecuentemente utilizadas para dividir grandes pabellones de exposición en pabellones más pequeños, no se pueden utilizar como salidas horizontales; las grandes áreas de función previa adyacentes a los pabellones pueden ayudar para formar salidas horizontales. Puesto que la luz natural usualmente no es una característica de diseño contemplada en los pabellones de exposición, generalmente hay una pared sólida entre los pabellones de exposición y sus áreas de función previa, sin ventanas o puertas vidriadas. Esta separación puede proporcionar un arreglo ideal para la salida horizontal, permitiendo con frecuencia la reducción del ancho de escalera necesario por aproximadamente el 50 por ciento. Las grandes áreas de función previa generalmente pueden acomodar los requerimientos del área de refugio para las salidas horizontales. Adicionalmente, ya que los visitantes entran al pabellón de exposición a través de las áreas de función previa, este arreglo horizontal de salida puede también cumplir con los requisitos de salida principal.

Cumpliendo con el ancho de puerta de salida requerido, la distancia de desplazamiento de salida máxima, y la separación de salida mínima por sí solos no garantizarán la evacuación segura de grandes multitudes. Es imperativo que los exhibidores y carteles no impidan la evacuación de los visitantes bloqueando los accesos de salida o por ocultar los carteles de salida. Temas similares necesitan ser tratados para las flexibles salas de reuniones multipropósito que usualmente están provistas en, o adyacentes a los centros de convenciones. Las salas de reuniones con frecuencia pueden estar configuradas de docenas de maneras diferentes con la ayuda de separaciones móviles. La cantidad y lejanía de las salidas y el vaivén correcto de las puertas para todas las configuraciones posibles de salas de reuniones tienen que estar aseguradas. El fácil reconocimiento y accesibilidad a todas las puertas de salida debería ser considerado también. Las puertas no pueden estar ocultas detrás de mesas con el servicio de catering o bloqueadas por el estrado de un orador. Estos temas son las preocupaciones de aplicación principales, y los operadores de la sala de reunión y los diseñadores de una exposición comercial llevan sobre sus hombros una gran responsabilidad.

Debido a los inmensos volúmenes y las elevadas alturas de los cielorrasos, en las instalaciones más nuevas, aún un incendio considerable no llenaría rápidamente de humo los grandes pabellones de exposición. Estas características inherentes proporcionan apoyo para la aplicación posible de un enfoque de diseño basado en el rendimiento para los sistemas de salida de los centros de convenciones. Tal enfoque debería ser tomado con extremo cuidado. Aunque los pabellones de exposición son enormes en escala comparados a la mayoría de los edificios, un incendio potencial en un centro de exposiciones puede ser cuantioso. Un análisis del crecimiento del incendio y la generación de humo de la prácticamente ilimitada combinación potencial de combustibles en exposición, pueden convocar a incendios de diseño con una salida de temperatura de la variedad de 15,000 a 20,000 Btu/sec (15 a 20 MW). Esta magnitud de incendio no tiene en cuenta la operación de los rociadores automáticos, porque la activación y efectividad no siempre puede estar asegurada debido a la naturaleza y arreglo de las mercaderías expuestas. Sin embargo, un análisis minucioso podría demostrar que el humo y la temperatura de los incendios masivos no impactarían gravemente el egreso si la dimensión del pabellón es lo suficientemente grande.

Control del humo
Como parte del diseño basado en el desempeño del sistema de salida de los grandes centros de convenciones, se puede elegir proporcionar un sistema de control del humo para mejorar la duración durante el egreso. Si el centro de convenciones es una torre, o parte de una torre, un sistema de control de humo podría ser requerido (dependiendo del código de construcción aplicable). Diseñar los sistemas de control de humo para los grandes pabellones de exposición también puede presentar desafíos únicos. Un sistema de control de humo de tipo escape frecuentemente es la mejor elección porque este tipo de sistema puede manejar el humo dentro de espacios de grandes dimensiones donde está localizado el incendio. Al impedir que el humo descienda del nivel del cielorraso, un sistema de escape de humo puede ayudar a mantener un medio ambiente tolerable en los medios de salida por un período de tiempo necesario para la evacuación. Los índices de flujo de escape de aire necesarios, aún para los incendios de magnitudes plausibles será más probable que esté dentro del rango de los índices necesarios para la adecuada ventilación de los pabellones de exposición, los cuales presentan grandes volúmenes y altas cargas de ocupación. Esto significa que los ventiladores de la CVAA (Calefacción, Ventilación y Aire Acondicionado) del edificio podrían utilizarse para controlar el humo, y los extractores de humo adicionales dedicados exclusivamente a tal fin podrían ser innecesarios.

Un desafío secundario pero significativo para tales sistemas de control de humo es proporcionar el aire de reemplazo en la cantidad necesaria y a velocidad lo suficientemente lenta. La NFPA 92B, Norma para los sistemas de manejo de humo en centros comerciales, atrios, y grandes áreas, recomienda limitar la velocidad del aire de reemplazo, cerca de localizaciones de incendio potenciales, a un máximo de 200 pies por minuto (1m/s) porque se cree que las velocidades más elevadas perturban la columna de humo, causando posiblemente más insuflación de aire y desarrollo del humo. Puesto que prácticamente toda el área de un pabellón de exposición es una localización de incendio potencial, esta limitación de la velocidad puede resultar en rejillas de suministro de aire muy grandes o persianas muy grandes hacia el exterior alrededor del perímetro del pabellón. Una manera posible de suministrar el suficiente aire de reemplazo con la velocidad adecuadamente lenta es dividir los amplios pabellones de exposición en varias zonas de humo. Puesto que los sistemas de escape de humo son adecuados para limitar la migración del humo entre los espacios no separados por barreras de humo, sólo una parte de un pabellón donde esté localizado el incendio debe ser evacuada. Aunque dividir los pabellones en varias zonas de humo no resultará en índices de flujo de escape de humo reducido, los sistemas normales de suministro de aire exterior de las zonas de humo adyacentes pueden ser utilizados para proporcionar el flujo de aire de reemplazo requerido. Este enfoque no solo reduce la cantidad de equipamiento mecánico separado necesario y la cantidad de ejes, sino que también aumenta la confiabilidad global del sistema de control de humo al utilizar equipamiento cuya operación diaria proporciona amplia supervisión.

Detección/Notificación
Aún si se proporciona una salida protegida del humo adecuada y segura, una evacuación sólo puede ser exitosa si los ocupantes pueden ser notificados de una emergencia de manera oportuna. La dimensión y con frecuencia caótica naturaleza de las grandes exposiciones comerciales, hacen difícil para los visitantes darse cuenta del acontecimiento de un incendio sin un sistema de notificación a ocupantes diseñado apropiadamente. Generalmente, la detección de humo o llamas pueden proporcionar el reconocimiento automático del incendio, más rápido. Sin embargo, además del costo de los sistemas de detección de humo y llamas en espacios muy amplios, que con frecuencia resulta prohibitivo, estos sistemas son raramente apropiados para la protección de la gran variedad de exposiciones comerciales que los pabellones de exposición pueden albergar. Existe la preocupación de que las diferentes actividades de exposición relacionadas a las exposiciones podrían conducir a frecuentes alarmas no deseadas. Los sistemas de rociadores automáticos iniciarán el sistema de notificación a ocupantes, pero la demora relativa a la activación de los rociadores podría no ser aceptable para los fines de la evacuación. Por lo tanto, podría ser necesaria alguna manera de activación manual del sistema de notificación a ocupantes. Dado que el personal entrenado habitualmente está presente cuando asisten grandes multitudes, las cajas de alarma de incendio manuales localizadas en ubicaciones protegidas podrían ser una opción preferida para iniciar el proceso de evacuación.

El próximo desafío es proporcionar señales de notificación con adecuada audibilidad, inteligibilidad, y visibilidad. Dado que los pabellones de exposición son espacios de amplias dimensiones que usualmente son construidos sin ninguna consideración acústica, un sistema especial de audio podría ser necesario para cumplir con los requerimientos de inteligibilidad del NFPA 72®, Código Nacional de Alarmas de Incendio. Con el permiso de las autoridades, el sistema de altavoces puede ser diseñado potencialmente para cumplir una segunda función como sistema de alarma de voz de emergencia. La ventaja obvia es que el sistema de altavoces es utilizado frecuentemente durante las exhibiciones y exposiciones comerciales. Si la audibilidad o inteligibilidad del sistema no es adecuada, el problema recibe atención inmediata y es remediado. Sin embargo, durante algunas exposiciones comerciales (por ejemplo, electrodomésticos o desfiles de modas) el nivel del ruido ambiente podría ser tan alto que confiar sólo en una notificación audible puede no ser prudente. Los requerimientos de accesibilidad también ordenarían el suministro de dispositivos de notificación visual. Alguna forma de notificación visual es necesaria para cerciorarse que los carteles de evacuación serán reconocidos por todos los ocupantes. Debido a los grandes stands, que frecuentemente suelen tener varios niveles; los exhibidores; cortinados; y letreros; los dispositivos de notificación visual, comúnmente de iluminación estroboscópica que están montados sólo sobre paredes y columnas, no pueden asegurar una cobertura completa. Las luces estroboscópicas montadas en el cielorraso probablemente se enfrentarían a pocas obstrucciones. Sin embargo, ElCódigo Nacional de Alarmas de Incendio actualmente no proporciona orientación para los dispositivos de notificación visibles montados en el cielorraso en espacios con altura de cielorraso superior a 30 pies (9 metros). Existe un lenguaje propuesto para el Anexo de la Edición 2007 del NFPA 72, que proporcionará orientación a los diseñadores para la colocación de luces estroboscópicas en espacios de cielorrasos elevados y podría ser utilizado como base para un enfoque ingenieril. El diseñador también puede explorar las alternativas basadas en el rendimiento, una nueva opción permitida por la edición 2002 del Código Nacional de Alarmas de Incendio. Alternativas adicionales, fuera del alcance del Código Nacional de Alarmas de Incendio, también podrían ser temas de discusión con las autoridades (p. ej., intermitencia de las luces de edificios, letreros giratorios de alta intensidad, etc.). Sin embargo, la operación apropiada del sistema de notificación de emergencia del ocupante debería ser probado bajo circunstancias tan cercanas a las condiciones anticipadas como sea posible.

Ingeniería de incendio estructural
Dado que los centros de convenciones con frecuencia se caracterizan por tener amplios espacios abiertos y de gran altura, la estructura frecuentemente es un armazón de acero con largos tramos delgados de 60 a 90 pies (18 a 27 m). Este esquema estructural y la diversa y amplia carga de fuego potencial, se prestan para el diseño basado en el desempeño y la valoración de ingeniería de incendio estructural. Este tipo de análisis puede aportar valor al reducir potencialmente la protección ignífuga donde no es necesaria y puede ser utilizada para evaluar las largas vigas de envergadura ante las fuerzas inducidas por la expansión térmica.

El diseño ignífugo tradicionalmente se apoya en pruebas muy simples, de un solo elemento, para calcular el espesor del material aislante para un armazón con el propósito de limitar el aumento de temperatura para índices ignífugos específicos. Las fuerzas térmicas inducidas, como consecuencia de la expansión térmica moderada, generalmente no son calculadas o contempladas en el diseño. Esto es contradictorio con las cargas vivas, sísmicas y de viento que los ingenieros de estructuras tienen en cuenta en el diseño del armazón estructural mediante la apropiada medición y colocación de las piezas de acero apropiadas. En particular, las largas vigas de envergadura o travesaños que son comunes en los amplios pabellones de exposición no pueden ser puestas a prueba en un horno normal; por lo tanto, no se conoce su rendimiento verdadero en un incendio real de edificio. La respuesta verdadera puede ser mejor o peor que lo que predice la prueba del horno normal. Sin embargo, al diseñar la estructura para que resista el peor caso de incendio de proporciones verosímiles, se puede alcanzar la seguridad al redimensionar los miembros estructurales si así se requiriera, y aplicar protección contra incendios pasiva donde sea necesario, más que a todo el armazón.

La meta de la ingeniería de incendio estructural en grandes proyectos de centros de convenciones es explorar mejores soluciones y exponer cualquier debilidad intrínseca del diseño. El resultado es una estructura robusta que es diseñada para las fuerzas inducidas por un incendio.

Conclusión 
La ocupación y las cargas de combustible extraordinariamente masivas que existen en los pabellones de exposición pueden presentar desafíos complejos para el equipo de diseño. La seguridad humana y de protección contra incendios en los grandes centros de convenciones, se apoya en varios sistemas pasivos y activos que requieren inspección minuciosa como parte de una estrategia de incendios integral. Se debería tomar un enfoque global para maximizar el nivel de seguridad y para crear las soluciones más rentables que puedan brindar la flexibilidad deseada.

Geza Szakats es un Ingeniero Senior en Arup.

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