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    • Modelado de información de construcción (BIM) e ingeniería en protección contra incendios.

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    Objetivos de aprendizaje:

    1. 1. Saber cómo el BIM puede ayudar a integrar todos los sistemas contra incendios y de seguridad de vida en el modelo de un edificio, no sólo de extinción, detección y alarma
    2. 2. Descubrir cómo la tecnología de BIM puede cambiar la forma de operar de los edificios a lo largo de sus ciclos de vida si se utiliza a su máximo potencial
    3. 3. Comprender que la eficacia del BIM está únicamente limitada por la cantidad de información disponible en el modelo

    Se ha utilizado el Modelado de información de construcción (BIM) de varias formas en la industria de protección contra incendios. Sin embargo, la mayoría del trabajo de BIM ha estado enfocado en modelos independientes que han sido históricamente propiedad de los contratistas que los desarrollaron. Específicamente, los contratistas de rociadores contra incendios y alarmas contra incendios han estado utilizando modelos en 2-D y 3-D de sus respectivos sistemas; sin embargo, ése ha sido el límite históricamente. Conforme la tecnología de BIM mejora y va más allá de los modelos estructurales y arquitectónicos, la industria de protección contra incendios como un todo cosecha los beneficios debido a que la ingeniería de protección contra incendios no sólo abarca los sistemas de extinción activos y pasivos; abarca la seguridad de vida en general de los edificios y sus ocupantes. Si se está construyendo el modelo para todos los sistemas, se puede aplicar mejor la integración de seguridad de vida de manera general. Los contratistas de rociadores contra incendios han estado utilizando formas de BIM especializadas y de cierto modo limitadas durante muchos años. Los programas personalizados permiten a los diseñadores de rociadores desarrollar sistemas en modelos 3-D y preparar cálculos hidráulicos de manera automática, imprimir listas de componentes de sistemas, e incluso colocar soportes y ménsulas en los dibujos con base en los tamaños y dimensiones de la tubería. Todas estas herramientas son extremadamente útiles para el diseñador, pero no fueron más allá del diseñador, excepto en el papel. También han estado limitados a la aplicación específica del sistema, en lugar de compartirlo con el modelo del edificio. De manera similar, se han desarrollado programas de elaboración de alarmas contra incendios que permiten a los diseñadores crear sistemas que asignan de manera automática direcciones de red a artefactos, calcular caídas de tensión, realizar cálculos de baterías, y preparar diagramas de cableado. Estas herramientas pueden mejorar considerablemente la eficacia de los diseñadores al realizar de manera automática tareas que de otro modo tomarían horas, días o semanas para terminar. Una vez más, sin embargo, históricamente la tecnología de programas no ha ido más allá de las oficinas de los diseñadores. Con los desarrollos en tendencia de modelado en 3-D en el diseño arquitectónico y técnico durante los últimos años, la industria está entusiasmada respecto a lo que depara el futuro. Imagine que la tecnología que ha estado limitada al diseñador ahora pueda estar al alcance del instalador de rociadores o del técnico de alarmas en el ámbito. Además, imagine el poder de los modelos en el ámbito o en las manos del usuario final donde otros pueden utilizar la información que el diseñador ingresó para resolver problemas o manejar mejor los sistemas.

    Ilustración 1: Sin información específica de los fabricadores, los diseñadores pueden crear e ingresar información específica al modelo sobre componentes del sistema. Cortesía: JBA Consulting Engineers

    El BIM permite a los diseñadores crear entornos inteligentes que posibilitan a todos los usuarios del modelo tener acceso instantáneo a toda la información disponible en el modelo. Por lo tanto, la limitación principal del BIM es la cantidad de información disponible en el modelo y la aportación del diseñador. Si un usuario selecciona un componente específico del sistema, el modelo puede proporcionar la marca, el modelo, número de serie, el costo, y todas las especificaciones relacionadas del componente del sistema. Incluso puede proporcionar información de funcionamiento y mantenimiento relacionada con el componente del sistema. Considere los sistemas de extinción de incendios como un ejemplo. Si un usuario selecciona una bomba contra incendios o una bomba de mantenimiento de presión, un archivo poderoso y sólido de BIM puede proporcionar al usuario toda la información pertinente. Si se ingresa correctamente, el modelo puede identificar la marca, el modelo, flujo, y la presión de la bomba, así como la curva de rendimiento de la bomba. Si se selecciona el motor de la bomba, la información puede incluir la marca, el modelo, voltaje, amperaje, caballo de fuerza, factor de servicio, o cualquier información pertinente que especifique el diseñador. También puede incluir información de mantenimiento preventivo, así como información de piezas de repuesto. Al permitir el acceso al modelo a lo largo del diseño y proceso de construcción, los instaladores pueden modificar la información conforme lo instalan. Los técnicos del ámbito o agentes comisionistas pueden tomar fotografías de las placas del fabricante del motor y la bomba tan pronto estén instalados o puestos en marcha, y asociar la fotografía de las placas del fabricante con una bomba o un motor específico. Los ingenieros en construcción y el personal de mantenimiento pueden acceder a esta información sin tener que desplazarse al cuarto donde se encuentra el equipo. Esta información podría ser especialmente útil para edificios grandes o recintos. Como ejemplo, considere una empresa de alarmas contra incendios que tiene un contrato de mantenimiento con una instalación que reporta un problema con su sistema, el cual ha sido provisto de un modelo. Cualquier técnico de 24 horas puede acceder al modelo para ver qué tipo de equipo tiene el sistema, sin ir a las instalaciones para investigarlo. El técnico puede seleccionar los paneles para ver qué tipo de tableros pueden estar instalados en paneles específicos de alarmas contra incendios o transpondedores y puede obtener las posibles piezas de repuesto antes de salir de su taller. En este ejemplo, el técnico en servicio no necesita tener un conocimiento profundo previo sobre el sistema debido a que puede acceder al modelo para comprender qué componentes están instalados y cómo. El técnico también ahorra tiempo al llevar posibles piezas de repuesto en su primer viaje a las instalaciones, en lugar de hacer varios viajes a las mismas y de regreso. En edificios grandes o totalmente integrados, los ingenieros en construcción revisan con frecuencia los eventos en el Sistema de gestión de construcción (BMS) para problemas mecánicos, eléctricos y de plomería, como la primera medida de corrección. Los edificios más pequeños y edificios sin sistemas integrados no permiten este lujo a los ingenieros en construcción. Cuando se trata de sistemas de protección contra incendios, el BMS puede no integrarse con los sistemas de protección contra incendios. Sin embargo, un BIM bien coordinado puede ser el único recurso para los ingenieros en construcción para reparar y evaluar todos los sistemas dentro de sus edificios. La eficacia no está limitada a contratos de servicio y mantenimiento debido a que el personal de mantenimiento con frecuencia tiene que responder a problemas comunes. Si el ingeniero de un campus recibe una queja sobre una alarma contra incendios defectuosa en un dormitorio, puede revisar el BIM y llevar una pieza de repuesto adecuada antes de cruzar el campus.

    Detección de interferencias y puesta en marcha

    Un BIM podría ser una herramienta ideal para edificios grandes que tienen mejoras de arrendamiento. Los casinos en Las Vegas están modificando y mejorando sus entornos continuamente para ir a la vanguardia de las tendencias, atraer a clientes nuevos y conservar a clientes leales. Cada mejora requiere un registro con las autoridades locales que tengan jurisdicción; sin embargo, sin un plan general que identifique cada uno de los cambios menores, un edificio podría volver a inventarse, de modo que sería cuestionable el cumplimiento.

    Ilustración 2: Los fabricantes pueden proporcionar información sobre cada pieza del equipo, incluyendo dónde encontrar más información. Esta captura de pantalla de un sistema especial de extinción empacado permite a los usuarios seleccionar el gabinete y sus propiedades e identifica la información.

    Tener un modelo establecido para una propiedad permite a los dueños y diseñadores entender el impacto en la propiedad en general incluso cuando se realizan cambios menores. Convertir una tienda al por menor en un restaurante puede no parecer un cambio considerable. Sin embargo, si el incremento de las cargas de ocupantes rebasa la capacidad disponible o si el desagüe del piso de la cocina penetra una salida debajo, podría haber efectos más costosos en el edificio en general de los que un modelo pueda mitigar. El modelado puede ser capaz de identificar conflictos o problemas con ciertos elementos del diseño al principio del diseño o en la etapa de planeamiento. La facilidad de acceder a un modelo en lugar de a los dibujos es aplicable a numerosas disciplinas. Con frecuencia, los ingenieros especialistas en protección contra incendios son quienes diseñan, prueban, y ponen en marcha los sistemas de manejo de humos. Con frecuencia incluyen múltiples sistemas como interruptores de flujo de agua de rociadores, detectores de humo, reguladores y ventiladores. Tener un modelo de BIM bien establecido y cuidado permite a cada profesión identificar no sólo su equipo, sino también el equipo con el cual interactúa. Con frecuencia, durante la puesta en marcha del sistema de manejo de humos es complicado llevar los dibujos de los rociadores, de la alarma contra incendios, y los mecánicos y arquitectónicos que muestran todos los componentes relacionados. Tener una tableta que se conecte a un modelo en la nube mejoraría considerablemente la eficacia. Conforme comienza la puesta en marcha, se marcan porciones del sistema con la información adecuada sobre la puesta en marcha que se realiza directamente en el modelo. Se registran las pruebas de presión e inspecciones en los conductos, el arranque de ventiladores y las medidas directamente en el modelo y se relacionan con el respectivo equipo. Si fallan componentes específicos, se pueden marcar para darles seguimiento. La integración con el modelo permitiría que toda la información detallada sobre la puesta en marcha continuara a lo largo de la vida del edificio. Cuando se concluyen las pruebas y las inspecciones, el modelo sirve como una base de datos para generar reportes sobre las pruebas realizadas e inspecciones observadas. Durante la última prueba y puesta en marcha, si no funcionan correctamente algunas partes del sistema, se puede ver información sobre pruebas específicas del equipo directamente desde el modelo. Después de la entrega, se pueden revisar los reportes de fallas de las pruebas y puestas en marcha para que en caso de que existan problemas recurrentes, se puedan modificar los sistemas para corregirlos. El modelo también puede servir como base de datos sobre el rendimiento del sistema al inicio para que se puedan evaluar futuras revisiones.

    BIM y protección pasiva

    Con mayor frecuencia, se asocia la tecnología de BIM con la protección activa contra incendios y sistemas de seguridad de vida como las alarmas contra incendios, extinción de incendios, y control de humos, como se mencionó previamente. Sin embargo, la tecnología de BIM está ganando más terreno en artículos pasivos de protección contra incendios como puertas, paredes, reguladores y selladores de perforaciones.

    Ilustración 3: Empresas como INVIEW Labs están desarrollando aún más programas para gestionar y organizar modelos de BIM. Esta captura de pantalla de “Unifi” ayuda a los usuarios a gestionar la información del BIM para tener un escritorio adaptable. Cortesía: INVIEW Labs

    Las paredes clasificadas como resistentes al fuego son un asunto común a lo largo de la vida de un edificio. Si no se identifica adecuadamente en los dibujos el tipo de pared clasificada como resistente al fuego, con frecuencia hay confusión sobre las clasificaciones para las puertas, perforaciones, y otras protecciones de aperturas. El Código internacional de construcción (IBC) ha comenzado a solicitar que se marquen estas paredes en el terreno para abordar este problema. El IBC también tiene clasificaciones diferentes para las paredes clasificadas como resistentes al fuego dependiendo del nivel de protección.

    Por ejemplo, un corredor de salida de 1 hora necesita una puerta de 60 minutos, mientras que una pared de un pasillo de 1 hora necesita una puerta de 20 minutos. El corredor de salida limita estrictamente las perforaciones por conductos o tuberías; sin embargo, las paredes del pasillo tienen menos restricciones. En los dibujos y planos en 2-D, estas paredes de 1 hora con frecuencia son imperceptibles, excepto para los profesionales capacitados. Con frecuencia se confunde un corredor de salida en un dibujo en 2-D con un pasillo, y esto tiene efectos considerables en el terreno. Los modelos de BIM permiten que se distingan estas paredes dentro del modelo y se pueden configurar para limitar o restringir perforaciones y aperturas. Se puede definir cada pared por la clasificación adecuada de resistencia al fuego y también establecer qué tipos de puertas, protecciones de aperturas y sistemas de firestop para perforaciones están permitidos. Con rutinas de software similares al software de detección de interferencia, los diseñadores pueden definir si la tubería o los conductos han perforado una pared, como el cercado de una salida, que estaría prohibido por el IBC. Alternativamente, si se permiten las perforaciones por conducto o tubería, las definiciones de las paredes establecen qué tipo de regulador (contra incendios, humo, o un regulador con una combinación contra incendios/humo) y qué tipo de clasificación F y T se necesitan para la perforación por tubería, si las hubiere. En un contexto más amplio, podría incluso mencionar una lista de protección de aperturas para la perforación determinada. Una vez más, durante la puesta en marcha del edificio, los diseñadores o agentes comisionistas pueden utilizar tabletas o artefactos portátiles que accedan al modelo en la nube conforme recorren el edificio. Si surgen preguntas respecto a las perforaciones observadas in situ, el usuario puede seleccionar la pared específica y determinar qué tipo de pared es, qué tipo de clasificación de resistencia al fuego tiene, y cómo proteger adecuadamente las perforaciones y aperturas. Conforme envejece el edificio, los ingenieros y el personal de mantenimiento pueden supervisar continuamente los elementos de protección pasiva contra incendios para confirmar que las aperturas y perforaciones de las paredes, los pisos y techos cumplen con el diseño original. Si se realizan modificaciones o mejoras en el edificio, los futuros diseñadores e ingenieros comprenden cómo se clasificó la pared y por qué fue protegida, y entonces pueden identificar cómo diseñar futuros elementos con o alrededor de la pared.

    Ilustración 4: El BIM ayuda a coordinar el diseño de un club nocturno de Las Vegas. Cortesía: JBA Consulting Engineers

    Aceptación de la industria
    La tecnología de BIM abordada hasta ahora está disponible; sin embargo, como cualquier tecnología implementada, no está exenta de errores ni está en su potencial máximo. Actualmente, la limitación principal para la tecnología de BIM es la cantidad de contenido disponible de los fabricantes y en un estándar coordinado. Se puede configurar de manera ligeramente distinta cada proyecto que utilice tecnología de BIM, de modo que se necesita una capacitación para cada modelo y el contenido de los fabricantes, si está disponible, puede no integrarse de manera impecable. La cantidad de información en el modelo también varía dependiendo del motivo por el cual se utilizó el BIM. Mientras hay líderes e innovadores en la tecnología de BIM, no hay un protocolo bien establecido que permita a todos aprovechar las herramientas poderosas que se pueden desarrollar. En este mundo digital, en el cual los equipos de diseño y construcción están dispersos por todo el mundo en un proyecto, es desafiante llegar a un acuerdo sobre un estándar común. Puede que varias nacionalidades estén trabajando en un proyecto en el Medio Oriente, y que cada una tenga su propia creencia sobre cómo se debe implementar un estándar. Sin un desarrollo apropiado de contenido y normalización, el BIM puede convertirse en un modelo con deficiencias. En ocasiones, demasiada información no hace más eficaz al modelo, mientras que muy poca información no hace un uso eficaz del modelo. Un modelo de BIM que esté bien configurado y continuamente supervisado tendrá bases de datos de búsqueda de información coordinadas e integradas. Un modelo de BIM no sólo se vuelve un modelo en 3-D del edificio para buscar el equipo o las funciones de protección contra incendios. Se vuelve una base de datos con información que puede ser útil para identificar tendencias, calcular costos de reparación, o supervisar la funcionalidad. También puede ayudar con la integración de sistemas de seguridad de vida en varias profesiones. La industria debe adoptar la tecnología al hacer que todos los fabricantes creen estándares comunes para las herramientas de BIM. Varias empresas de protección contra incendios han desarrollado contenido de BIM, pero pueden limitar la disponibilidad para los usuarios o delimitadores. Debido a que siempre hay costos relacionados con el desarrollo de contenido, puede haber dudas basadas en la rentabilidad de las inversiones para desarrollar contenido cuando los fabricantes tienen un gran catálogo de productos. De otro modo, si los diseñadores tienen acceso a la línea completa de productos del fabricante mientras diseñan en un modelo, pueden preferir esa línea de productos en lugar de otra que no tenga suficiente información para su edificio. Actualmente, el contenido disponible de la mayoría de los fabricantes también está generalmente limitado a las especificaciones del producto, como se mencionó previamente. Puede que una bomba tenga sus datos de rendimiento. Puede que una rociador incluya sus listas adecuadas de aprobaciones, así como datos de cobertura. Puede que un rociador, una bocina o un estroboscopio indique el nivel de presión sonora y la intensidad de la luz del aparato. Sin embargo, conforme los fabricantes toman la iniciativa en realmente desarrollar el contenido, ya que está relacionado con sus productos, el BIM se vuelve una herramienta de diseño aún más poderosa. Debido a que se ha establecido la detección de interferencias en los modelos para evitar conflictos entre los equipos mecánicos, eléctricos y de plomería, así como para la construcción de paredes, los fabricantes pueden desarrollar contenido específico para las listas de los productos. El BIM será invaluable para los diseñadores, ingenieros y las autoridades que tengan jurisdicción, debido a que los fabricantes incluyen todas las listas y restricciones para sus productos específicos de protección contra incendios. Cuando un diseñador coloca en un modelo un rociador que está muy cerca de un techo, una viga, u otra obstrucción, se puede establecer una notificación en el modelo, que indique que hay conflicto con el rociador y otro objeto. Se podría desarrollar contenido de BIM sobre las bocinas de alarma contra incendios que establezca cuando no se alcancen los niveles mínimos de presión sonora como resultado de la distancia entre otras bocinas u obstrucciones de paredes y puertas. Si se desarrollan simultáneamente los modelos adecuados y el contenido de diseño, la capacidad de diseñar podría volverse considerablemente más eficaz. Se pueden ubicar los rociadores con base en el desarrollo de un patrón de rociado y se pueden ver en el modelo. Para hangares de aviones u otros lugares donde se utilizan monitores de agua, se pueden integrar al diseño patrones de rociado basados en los datos de flujo y presión para optimizar los planos conjuntamente con obstrucciones previstas. Se podrían distribuir los aparatos de alarmas contra incendios con base en las propiedades acústicas de las paredes, los pisos, techos y acabados. Incluso los elementos pasivos de protección contra incendios, como la construcción de una pared o los sistemas firestop de bloqueo de perforaciones, pueden utilizar el desarrollo de contenido. Con frecuencia, los diseñadores utilizan el mismo montaje para las perforaciones ya que lo conocen bien y consideran que cumple con el montaje y la lista. Si las empresas de sistemas firestop de bloqueo de perforaciones proporcionaran un catálogo de sus productos con base en los tipos de paredes, listas y aprobaciones, podría mitigarse la confusión respecto al cumplimiento. Se selecciona la pared y la perforación y el catálogo selecciona automáticamente el sistema firestop de perforación más adecuado. Mientras algunos fabricantes carecen de desarrollo de contenido, no están solos en el hecho de que tienen trabajo que hacer. Los diseñadores tienen que coordinarse con los creadores de modelos. La ingeniería en protección contra incendios no está limitada a los sistemas activos y pasivos de protección contra incendios; los diseñadores podrían trabajar con los creadores para mejorar el BIM. Específicamente, los medios de salida de un edificio y las funciones relacionadas con los mismos son igual de importantes, si no es que más. Con frecuencia, los códigos modelo de construcción prescriben los niveles mínimos de iluminación, las distancias hacia las salidas, y distancias para las señalizaciones de salida. El BIM puede permitir a los diseñadores coordinar y automatizar totalmente las salidas conforme cambian los modelos. Se pueden desarrollar los modelos para asignar un área a cada espacio y utilizarlo de tal modo que se puedan “poblar” los espacios de acuerdo con las densidades prescritas de personas. Un teatro con 1 000 asientos fijos y un escenario de 1 500 pies cuadrados puede tener 1 100 personas asignadas al espacio. El espacio necesita un mínimo de cuatro salidas, y la salida principal debe tener capacidad para por lo menos la mitad de la carga total de ocupantes. Se puede configurar el modelo para asignar a personas para salir por puertas y caminos específicos. Si incrementa la carga de ocupantes durante el diseño del edificio, se pueden configurar notificaciones para advertir a los diseñadores que las cargas de ocupantes exceden las anchuras disponibles de salida.

    Retos y problemas

    Mientras el desarrollo de contenido para modelos podría mejorar, el BIM no se encuentra sin otros problemas. Como han descubierto numerosas organizaciones que han trabajado en proyectos de BIM, éste necesita un cambio considerable en el flujo tradicional de trabajo arquitectónico y de ingeniería. Debido a que se desarrolla constantemente el modelo, los dibujos en 2-D pueden no ser la rutina más eficaz para los dibujantes. Los ingenieros y diseñadores necesitan trabajar directamente en el modelo e ingresar información conforme se desarrolla el modelo. No sólo muestra información del espacio, sino que proporciona especificaciones sobre el equipo conforme se desarrolla el modelo. De hecho, el diseñador ingresa el componente en el modelo, semejante a cómo el instalador ingresa el componente en el edificio. Debido a que los modelos de BIM no sólo son representaciones en 3-D de un edificio, sino una base de datos relacionada con el modelo, los tamaños de los archivos llegan a ser bastante grandes. Como se señaló previamente, los modelos en la nube del servidor pueden ser una solución ideal para ciertas aplicaciones; sin embargo, es posible que algunos dueños y creadores quieran limitar el acceso a las organizaciones que puedan hacer cambios. En tales situaciones, se puede actualizar el modelo de manera rutinaria para que lo descarguen otras organizaciones y trabajen en él, que podría ser un reto al lidiar con transferencias de archivos grandes. Otros obstáculos reconocidos son los asuntos contractuales y jurídicos relacionados con los derechos de propiedad intelectual y cómo se accede a los modelos de BIM o cómo están disponibles. Con frecuencia, los contratos estándares de diseño establecen quién es el dueño de los derechos de propiedad intelectual, lo que puede ser conflictivo durante y después de las negociaciones. Múltiples partes hacen aportaciones a un modelo que, finalmente, puede estar pagando el dueño. Mientras, en dichas condiciones, es posible que el dueño del proyecto se sienta con derecho al uso y acceso ilimitado, los diseñadores pueden querer limitaciones en cuanto a quién puede acceder al modelo y cómo se controla el acceso. Debido a que es posible que los diseñadores, ingenieros y arquitectos no aporten equipo registrado al modelo, se deben establecer procedimientos y términos sobre cómo los contratistas e instaladores ingresan información al modelo sin cambiar de manera considerable los parámetros del sistema. En otras palabras, se debe establecer un método claro sobre la entrega de diseño a la construcción y de la construcción a las operaciones, para proteger a todas las partes y su respectiva propiedad intelectual. Como con la mayoría de las disciplinas de diseño, continuarán desarrollándose el BIM y la ingeniería en protección contra incendios para ser una herramienta más poderosa que permita a los diseñadores, dueños y al personal de un edificio utilizar los modelos y las bases de datos de manera eficaz para gestionar los edificios desde la cuna hasta la sepultura. Todas las partes relacionadas con los edificios pueden gestionar y dar mantenimiento a todos los sistemas activos y pasivos de protección contra incendios, desde la extinción, las alarmas y la detección, hasta las paredes clasificadas como resistentes al fuego, los pisos y techos. El estatus actual y futuro de la tecnología de BIM relacionada con la ingeniería de protección contra incendios es emocionante para todos en la industria de edificios y construcción. Imagine ese momento en el que pueda diseñar un edificio con montajes y componentes reales, revisar si hay conflictos antes de llegar al sitio, y después instalar esos componentes y darles mantenimiento por medio de un modelo eficaz de BIM y funcional. Ese momento es ahora. Lo que depara el futuro es qué tanto podemos aprovechar los beneficios de integrar el modelo de BIM.


    Gregory K. Shino es el director técnico de ingeniería en protección contra incendios en JBA Consulting Engineers, con más de 15 años de experiencia en diseño y puesta en marcha de sistemas de extinción de incendios, alarmas contra incendios y detección de incendios, así como en sistemas de control de humos. Es miembro de la Sociedad de ingenieros en protección contra incendios (SFPE), la Asociación nacional de protección contra el fuego (NFPA), y el Consejo internacional de códigos (ICC).

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