Desafíos en seguridad humana en el Centro de Exposiciones y Convenciones de Boston
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Desafíos en seguridad humana en el Centro de Exposiciones y Convenciones de Boston

Por John Nicholson

Mayor extensión a la altura del Edifico del Empire State. Cielos rasos de 100 pies de altura. ¿Cómo se pueden llegar a conocer las mejores soluciones de seguridad?


Cuando uno habla con los distintos profesionales o comerciantes que trabajaron en el nuevo Centro de Exposiciones y Convenciones de Boston (CECB), todos tienen una anécdota acerca del proyecto que quieren compartir.

De acuerdo con el propietario y operador del Auditorio Centro de Convenciones de Massachusetts (ACCM), el CECB de 1,6 millones de pies cuadrados (148,645-metros cuadrados) es el centro de convenciones más grande del Noreste y ofrece un espacio para exposiciones colindante de 515,000 pies cuadrados (47,845 metros cuadrados) sobre un nivel, más un área de reunión de 165,000 pies cuadrados y un salón de baile de 41,000-pies cuadrados (3,809-metros cuadrados). El complejo total tiene 1,540 pies (469 metros) de largo por 770 pies (234 metros) de ancho y ocupa 42 acres (16 hectáreas) de un emplazamiento de 60-acres (24-hectáreas) en el barrio Boston Sur de la ciudad.
La compañía administradora de la construcción, Clark/Huber, Hunt & Nichols/Berry, afirma con orgullo que el CECB tiene una extensión mayor a la altura del Edificio del Empire State.

Los arquitectos, la Corporación HNTB de Boston y Rafael Vinoly Architects of New York, se vanaglorian del aspecto futurista, la utilización de colores, la iluminación natural, las líneas distintivas, los espacios abiertos y el diseño del techo flotante del centro de convenciones.

Para no ser menos, los asesores del servicio de seguridad señalan los aspectos del diseño del nuevo centro de exposiciones basado en el rendimiento de la arista cortada mientras que los ingenieros de protección contra incendios destacan los aproximadamente 17.124 rociadores automáticos alimentados por más de 12.000 pies (3,657 metros) de una tubería prefabricada de 10 pulgadas (25 centímetros) que protegen los más de un millón de pies cuadrados (92,900 metros cuadrados) que abarca la estructura.

La construcción comenzó en Marzo del 2000 y el edificio estuvo sustancialmente terminado el 24 de Marzo del 2004. El CECB abre sus puertas el 24 de Junio.

Cuando se les pregunta a los ingenieros de protección contra incendios cuál fue el mayor desafío que encontraron durante la construcción, dicen que fueron los cielos raso de 100 pies (30 metros) y sus inherentes demandas técnicas. Para los asesores del servicio de seguridad y códigos, el desafío fue dar las mejores y más seguras soluciones de seguridad.

Sistema de rociadores automáticos contra incendios
"Originalmente, se pensó en solicitar una variante para eliminar los rociadores en las áreas de los entrepaños altos del centro de convenciones", dice Michael DeMascio, quien en otro tiempo pertenecía a Solutions Engineering, consultores del código en el proyecto. DeMascio actualmente está con Arup.

"Las idea precedente respecto a los sistemas de rociadores a esta altura (más de 50 pies [15 metros]) era que estaban demasiado altos para extinguir el incendio y, por lo tanto, los rociadores no serían eficientes " dice DeMascio.

Sin embargo, el hecho de no instalar rociadores en las áreas del entrepaño altos dejó intranquilos a algunos diseñadores. Recordaron los resultados del incendio de Enero de 1967 en el Centro McCormick de 6 años de antigüedad de Chicago. Ese incendio que se inició durante la Exhibición Semestral N° 46 de la Asociación Nacional de Fabricantes de Artículos para el Hogar (National Housewares Manufacturers Association) dañó seriamente la estructura, cuyo 92 por ciento no contaba con el sistema de rociadores, y mató a un guardia de seguridad. Cuando en Enero de 1971 abrió el nuevo Centro McCormick sobre los cimientos del antiguo, contaba con rociadores en todas partes.

Para ayudar en el diseño del CECB y para considerar mejor los temas inherentes al seguro, FM Global de Johnston, Rhode Island, examinaron varios diseños de rociadores, desarrollando un nuevo conjunto de criterios de instalación de rociadores para el proyecto.

Las pruebas utilizaron varios tipos, densidades y configuraciones de espacio junto con un conjunto de productos que van desde plásticos de Clase II hasta el Grupo A. En total, se dirigieron nueve pruebas con algunas en las que se operaban unos 26 rociadores. En todas las nueve pruebas, los rociadores se activaron y en algunos casos hubo que abortar las pruebas.

Debido a que FM Global no tenía una estructura para realizar la prueba con cielos rasos de 100-pies (30-metros), llevó a cabo las pruebas en su estructura con cielos rasos de 60-pies (18-metros) y entonces utilizó un diseño por computadora para generar y extrapolar los resultados para el centro de convenciones con secciones libres de hasta 100 pies. Estos resultados guiaron a FM Global a desarrollar criterios de protección recomendados incluidos los rociadores con un factor K de al menos 11.2 conjuntamente con áreas y densidades de alta descarga.

"FM llegó a la conclusión que los rociadores serían eficaces", dice DeMascio. "Debido a esto, no apoyaría una variante que eliminara los rociadores".

Como FM realizó su trabajo, DeMascio desarrolló un análisis completo y formuló un conjunto de recomendaciones adicionales para el sistema de rociadores en las áreas de cielos rasos altos.

"Consideramos incendios de distintas dimensiones que incluían vehículos recreativos (VR), botes, y camiones que podrían estar en exhibición durante una feria o convención". Dice DiMascio. "También confirmamos la necesidad de sistemas de supresión, detección y rociadores. Desarrollamos un modelo que tenía una dimensión potencial de incendio de 50 megavatios. Eso es un incendio de dimensión regular. Numerosos artículos (en exhibición en una feria) entrarían dentro de la categoría de incendio".

Los criterios que desarrolló FM para el centro de convenciones demandan una descarga de 0.45-galones por minuto (gpm)/pie cuadrado (pie 2) [1.7 litros por minuto (lpm)/metros cuadrados (m 2 )], un área designada de 5.000 pies cuadrados (464 metros cuadrados), cabezas de orificio extra grandes (K=11.0), rociadores de respuesta rápida, una tolerancia de caudal de manguera de 500 gpm (1,892 lpm), y un requerimiento de presión del rociador máxima de 30 psi (2.07 bar).

Esto también llevó a FM Global a desarrollar recomendaciones para las ocupaciones del tipo atrio de escaso riesgo tales que los sistemas de rociadores con espacios libres de hasta 35 pies (10 metros) de altura tengan una descarga de 0.15-gpm/sf (0.56-lpm/m 2 ) sobre 2.500 pies cuadrados (232 metros cuadrados). Los atrios con espacios libres de hasta 60 pies (18 metros) de altura deberían tener una densidad de 0.15-gpm/sf (0.56-lpm/m 2 ) sobre un área de 3.000-pies cuadrados (278-metros cuadrados). En ambos casos, los rociadores debería tener un factor K de al menos 8.

La investigación hizo que los ingenieros de protección contra incendios que trabajaron con la Ciudad de Boston, los arquitectos y los asesores del código crearan un diseño basado en el rendimiento para el sistema de rociadores.

Diseño del sistema de rociadores
"El techo curvo y en declive del centro de convenciones es de 100 pies (30 metros) por encima del piso del la salón de exposiciones. La preocupación que tuvimos fue la de diseñar un sistema de rociadores que satisficiera los criterios de FM Global". Expresa el Ing. Paul Theriault, gerente de la división de protección contra incendios de J.C. Cannistraro de Watertown, Massachusetts.

A la complejidad potencial del sistema se agrega que el techo caía en dos direcciones, y hubo limitaciones de presión en los rociadores, los requisitos de alta densidad, y las preocupaciones acerca de la presión de descarga de la bomba de incendio, el tamaño de la tubería y la suspensión en el aire.

Se les solicitó a Theriault y al diseñador de protección contra incendios John Hebert que diseñaran un sistema que operara de manera adecuada desde tal altura y controlara un incendio.

"Teniendo presión suficiente para alcanzar la altura del techo de la salón de exposiciones mientras que se satisfacen los requisitos de densidad de descarga elevada sin exceder las limitaciones de presión de 30 psi fijadas por FM Global para mantener el tamaño de una gran gotita", afirma Theriault.

Theriault dice que la presión de diseño máximo de 30 psi (2.068 bar) tiene el propósito de prevenir el exceso de presión en cualquiera de los rociadores y minimizar el potencial de pequeñas gotas de agua. Esa cantidad de presión también reduce el potencial para que se pase por alto un rociador y mantiene las gotas de agua lo suficientemente grandes como para alcanzar el incendio.

Siguiendo la NFPA 13, Instalación de Sistemas de Rociadores Automáticos , el diseñador del sistema de seguridad contra incendios Ing. Keith E. Garrant, de R.G. Vanderweil Engineers de Boston, se asoció con Theriault y Hebert para desarrollar un diseño de sistema de supresión de espacios libres en altura que comprenda un sistema de rociadores de gota grande a lo largo de los salones de exposición abastecidos por excesivas bombas de incendio diesel de 2.000 gpm (7.570 lpm).

La NFPA 13 no contempla excepciones por la altura, así que es prioritario desarrollar un sistema que cumpla con la norma.

El primer desafío al que se enfrentaron fue determinar la demanda de rociadores. Pensaron en el tamaño de la tubería y las especificaciones para las válvulas reguladoras de presión que permiten que una cantidad predeterminada de agua pase a través del sistema a alguna presión establecida. Entonces, tuvieron que determinar si las bombas de incendio proporcionaban la presión y el flujo adecuados para satisfacer las especificaciones de la válvula de regulación de presión sin exceder la descarga de 175 psi (12 bar) en la bomba.

Para Garrant dar con un esquema resultaba un obstáculo menor. El mayor desafío de la protección contra incendios era obtener el rocío adecuado y mantenerlo todo en el armado del techo.

"Teníamos un enfoque para el proyecto a ejecutar por fases, donde cada aspecto necesitaba modificaciones y cambios respecto de los planes originales ", afirma Garrant.

El diseño final de rociadores de $7 millones del CECB utiliza cabezas de orificio extra grande y rociadores de respuesta rápida que pueden proporcionar un mínimo de 45 gpm de agua mientras que mantiene una presión máxima de 30 psi (2.068 bar). De acuerdo a Theriault, se mantuvo baja la presión para mantener las gotas de agua lo más grandes posible. Los cálculos hidráulicos incluyeron 50 rociadores que operaban en un área de 5.000 pies cuadrados que requería una demanda de rociadores de más de 2.250 gpm.

Existen más de 70 sistemas de tubería húmeda en el salón de exposiciones, salas de conferencia, salón de baile, salas de mecánica, oficinas, áreas de administración, dársenas de carga y áreas de almacenaje, y más de 12 sistemas de acción previa y tubería antiespumante en otro sector del centro de convenciones.

El sistema del salón de exposiciones es abastecido por una serie de tuberías maestras de alimentación de 10 pulgadas (25 centímetros) que conducen a tuberías verticales de 8 pulgadas (20 centímetros) que conectan a tuberías maestras de rejilla de 6 pulgadas (15 centímetros) con ramales de 3 pulgadas (7 centímetros). Toda la tubería está hábilmente oculta en el trabajo del armado del cielo raso.

El sistema de protección contra incendios está abastecido por dos conexiones de agua municipales, que alimentan dos sistemas de bomba de incendio, una en el extremo norte del centro y la otra en el extremo sur. Cada una funciona a combustible diesel. Una puede bombear 2.000 galones (7.570 litros) de agua por minuto a 70 psi (4.8 bar), mientras que la otra puede bombear 2.000 galones por minuto a 95 psi (6.5 bar). La presión de descarga total para las bombas es de hasta 175 psi (12 bar).

La cañería maestra de distribución de la boca de incendio interna con tubería de 10 pulgadas (25 centímetros) alimenta las bocas de la pared externa para ser utilizada por el departamento de incendio. La cañería maestra de distribución del sistema de incendio interno también utiliza una tubería de 10 pulgadas que conecta con los sistemas de bomba de incendio y alimenta los sistemas de tuberías verticales y rociadores.

Una vez que se completó el diseño del sistema, Garrant y Hebert mantuvieron varias reuniones con los arquitectos para delinear como colgarían la tubería sin desmerecer la visión de estos últimos respecto del diseño del techo e interior del centro de convenciones.

Dentro del CECB, columnas en forma de V a lo largo de ambos lados del espacio de exposición, que está dividido en tres salones, sostienen las salas de reunión y los espacios sociales en los pisos superiores. Un par de puentes flotan por sobre el espacio para conectar ambos lados del edificio y brindar una circulación más efectiva. El techo abovedado y las armaduras expuestas hacen que el espacio sea extremadamente configurable y adecuado para grandes instalaciones.

El techo de metal de brillo tenue del CECB está diseñado especialmente para las condiciones de viento y climáticas de Boston. En el invierno, el techo tendría que soportar 42 acres (16 hectáreas) de nieve, en los fuertes vientos de la ciudad, actúa como una cometa. Para elevar simultáneamente el techo y mantenerlo sujetado mientras se muestra un piso de exposición sin columna, las columnas diagonales están reforzadas por el trabajo de armado de tensión superior.

De acuerdo a Hebert, el diseñador de protección contra incendio, la pendiente en dos direcciones del techo dificulta la suspensión de la tubería, y el único acero disponible para suspender el diseño original de sistema de rociadores estaba separado a 15 pies (4,5 metros), que es la mayor distancia posible permitida por la NFPA 13.

"Al trabajar con los arquitectos, surgieron numerosas aplicaciones y tratamos de utilizar cada una para determinar su adecuación. Fue un verdadero esfuerzo cooperativo", afirma Hebert .

"Si la estética no fuera una preocupación, el sistema se hubiera colocado abajo más cerca del piso", dice Garrant.

Eventualmente, los diseñadores eligieron tubería acanalada porque se monta más fácilmente y proporciona una cantidad limitada de flexibilidad dentro de cada junta. Como parte de sus negociaciones con el arquitecto, los diseñadores acordaron no suspender el sistema de rociadores con acero suplementario extendido sobre el armado, entonces utilizan cable sísmico para suspender y apuntalar algunas secciones donde no estaban disponibles los métodos colgantes típicos, expresa Hebert.

"A pesar de todas las restricciones, podemos hacer que funcione para satisfacer a cada uno" Hebert dice.

Sistema de alarma contra incendio
Si la altura del cielo raso representó un desafío para los diseñadores de rociadores, el tamaño del centro de convenciones y el estrépito que una feria o exhibición pueden generar presentaron un desafío para Robert F. Russell, un ingeniero electrónico de Vanderweil, quien diseñó el sistema de alarma y detección contra incendios.

Un sistema sobreedificado especialmente fabricado por Siemens para el CECB ofrece luces intermitentes, alarmas, y sistema de anunciación de voz. De acuerdo a Russell, el diseño del sistema original tuvo que ser modificado cuando en 1999 se revisó la NFPA 72®, Código Nacional de Alarmas contra Incendio, para darle más énfasis a la inteligibilidad de la voz y a la prueba de inteligibilidad de la voz.

Como hicieron para la instalación del sistema de rociadores, todos los involucrados en el sistema de alarma se reunieron para desarrollar un diseño basado en el desempeño.

"Este es uno de los primeros de su tipo que debió cumplir con los requerimientos de inteligibilidad delineado en el Anexo de la NFPA 72. Fue una condición de la variación que buscamos para la distancia de viaje excesiva", afirma DeMascio. "La distancia desde el salón de exposición hasta la salida utiliza toda la distancia de viaje [delineado en la NFPA 72].

"Siempre había sido un requerimiento del código, pero antes de la edición 1999, no existía una guía. La referencia que seguimos estaba en [Párrafo] A-4-3.1.5 [del Anexo del código]", explica DeMascio. Normalmente, la información en el Anexo del código es considerada sólo como una recomendación.

El Apéndice A hace referencia a la norma IEC 60849 de la Comisión Electrotécnica Internacional, que trata sobre la Prueba de Sistemas de Sonido en Casos de Emergencia, que a su vez se refiere a la IEC 60268-16 sobre la Clasificación Objetiva de la Inteligibilidad del Discurso por medio del Indice de Transmisión del Discurso.

Los grandes altavoces utilizados para el sistema de audio en el salón de exposición, discretamente instalados en el armado del techo cerca de la iluminación sirven a la vez como altavoces de alarma. El sistema que está dividido en zonas y manejado desde una sala de control, consiste en dos centros de control de la red, 14 nodos de voz de MXL, y 9 anunciadores remotos con capacidad de búsqueda de personas por altavoces. Se conecta con el sistema de sonido del edificio, los controles del edifico, y los controles de la iluminación.

Se utilizan sistemas similares en otras partes. Por ejemplo, uno fue diseñado para el Estadio Gillette, el estadio de los New England Patriots en Foxboro, Massachussets. Hasta el centro de convenciones, la meta en Gillette era asegurar que los mensajes de evacuación sobre los sistemas de sonido clave fueran claramente inteligibles. En lo que podía vaticinar una tendencia para otros espacios de eventos públicos en los Estados Unidos de América, los diseñadores del sistema de Gillette midieron objetivamente los sistemas de sonido para probar que podían enviar estimación de inteligibilidad especificada.

Aunque el sistema AP del CECB se utiliza para difundir los mensajes de evacuación de voz de la alarma de incendio, el sistema no es un componente de alarma de incendio, entonces el Departamento de Bomberos de Boston requirió que ese sistema de alarma fuera supervisado. El sistema AP está también "supervisado", aunque en otro sentido, nota DeMascio. A diferencia del sistema de alarma normal, los operadores del centro de convenciones saben que los altavoces del sistema están funcionando cada vez que utilizan el sistema AP.

"No descansa allí como un sistema normal que sólo se activa en una prueba o en una emergencia. Si surge un problema, se puede contar con él de inmediato", expresa DeMascio". Los altavoces se utilizan para cada exhibición".

Además de la revisión del sistema de alarma por el departamento de bomberos, el sistema era revisado por pares.

"Había demasiadas miradas puestas en esto, y la ciudad es un gran partidaria del sistema de alarma", dice DeMascio.

Cuestiones acerca de la seguridad humana
El diseño basado en el rendimiento se utilizó de nuevo cuando parecía salir. La primera inclinación de los diseñadores fue ver el centro de convenciones como similar a un edificio de muchos pisos. Sin embargo, el centro de convenciones no tiene un plan de evacuación por fases, como tienen la mayoría de esos edificios de muchos pisos. Es evacuado totalmente.

Cuando trazaban el plan de evacuación, DeMascio supuso que no habría un manual de supresión del incendio del departamento de bomberos, aunque está a sólo una cuadra del lugar. También supuso que el centro de convenciones estaría en sus 25.000 personas de capacidad.

Utilizando estos supuestos, se dirigió un análisis de salida de una duración determinada. Los modelos de salida basados en la computadora rastrearon individuos a lo largo de todo el sistema de salida completo, proporcionando tiempos para la evacuación de salones y pisos, así como también la evacuación total del edificio. El análisis también proporcionó rendimientos gráficos que permitieron un análisis visual del sistema de salida y permitieron a los diseñadores identificar las áreas de problema potenciales.

El análisis fue diseñado así la gente podía evacuarse a salvo en un período de tiempo ilimitado. Si se genera un incendio de 5 megavatios mientras se celebran reuniones en las salas de conferencia externas, la gente tendría alrededor de 45 minutos para evacuar, aunque la evacuación real llevaría apenas unos pocos minutos.

Todo lo construido con características de protección pasiva hicieron esto posible, expresa DeMascio. Por ejemplo existe un muro a prueba de incendios de dos horas entre el salón de exposiciones y la dársena de carga y las oficinas y los salones de conferencia externos. La dársena de carga y las otras áreas externas están protegidas, por lo tanto se considera que la gente habrá evacuado el salón de exposiciones una vez que hayan entrados en ellas.

Durante el proceso de revisión, el departamento de bomberos estaba preocupado en particular acerca de la continuidad de las operaciones después de un incendio en el centro de convenciones.

"Nuestra meta fue asegurar que la capa de humo no bajaría más allá de los puentes. Queremos dejar el humo en un área confinada, y esto permitiría que el centro de convenciones siguiera operando", afirma DeMascio.

Para mantener el humo por encima de los puentes, que están a alrededor de 24 pies (7,3 metros) por sobre el nivel del suelo, se instaló un sistema de evacuación del humo", dijo DeMascio. "Esto no era para salir sino estrictamente para continuar las operaciones, sin embargo, se puede utilizar para ayudar a la salida. No fue requerido a los fines de la salida entonces los ventiladores no están en potencia de emergencia".

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