• Ingeniería BIM y protección contra incendios

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Objetivos de aprendizaje:

  1. 1. Saber cómo el modelado BIM puede ayudar a integrar todos los sistemas de seguridad personal y contra incendios en el modelo de un edificio, no solo la supresión, detección y alarma.
  2. 2. Aprender cómo la tecnología BIM puede cambiar la forma de operar de los edificios a lo largo de su ciclo de vida si se utiliza todo su potencial.
  3. 3. Comprender que la eficacia del modelado BIM está limitada solo a la cantidad de información disponible en el modelo.

El modelado de información para la construcción (BIM) se ha utilizado de diversas maneras en todo el sector de protección contra incendios. Sin embargo, la mayor parte del trabajo con BIM se ha centrado en modelos independientes que históricamente han sido patentados por los contratistas que los desarrollaron. Concretamente, los contratistas proveedores de rociadores y alarmas contra incendios han utilizado modelos 2-D y 3-D de sus respectivos sistemas, pero ese ha sido históricamente su límite de aplicación. A medida que la tecnología BIM mejora y se aparta de modelos estructurales y arquitectónicos, supone beneficios para la industria de la protección contra incendios en su conjunto, puesto que la ingeniería de protección contra incendios abarca no solo los sistemas de extinción activos y pasivos, sino también el conjunto de la seguridad de los edificios y sus ocupantes. Si el modelo se crea para todos los sistemas, puede integrarse la seguridad personal en todos ellos. Los proveedores de rociadores contra incendios han utilizando durante muchos años formas especializadas y un tanto limitadas de BIM. Los programas personalizados permiten a los diseñadores de aspersores desarrollar sistemas en modelos 3-D y preparar automáticamente los cálculos hidráulicos, imprimir listas de los componentes del sistema, e incluso poner ganchos y soportes en los planos según el tamaño y las dimensiones de las tuberías. Todas estas herramientas son de gran utilidad para el diseñador, pero en realidad no pasan de él, excepto en el papel. También se han limitado a la aplicación específica del sistema en vez de ser compartidos con el modelo de construcción. Del mismo modo, se han desarrollado programas de diseño de alarmas contra incendio que permiten a los diseñadores crear sistemas que asignan automáticamente direcciones de red a los dispositivos, calculan las caídas de tensión, realizan cálculos de batería y preparan diagramas de barras. Estas herramientas pueden mejorar significativamente la eficiencia de los diseñadores, realizando automáticamente tareas que de otra manera llevarían horas, días o semanas. Sin embargo, históricamente tampoco aquí esta tecnología ha pasado de las oficinas de los diseñadores. Con la evolución de las tendencias de modelado en 3-D dentro del diseño arquitectónico y de ingeniería en los últimos años, la industria es un hervidero sobre lo que deparará el futuro. Imaginemos que esa tecnología que se ha limitado hasta ahora al diseñador pudiese extenderse al instalador de aspersores contra incendios o al técnico de alarmas sobre el terreno. Imaginemos incluso el poder de los modelos sobre el propio terreno o en manos de los usuarios finales de manera que otros pudieran utilizar la información introducida por el diseñador para solucionar problemas o gestionar mejor los sistemas.

Figura 1: Sin información específica de los fabricantes, los diseñadores pueden crear e introducir información específica acerca de los componentes del sistema en el modelo. Cortesía de: JBA Consulting Engineers

El modelado BIM permite a los diseñadores crear entornos inteligentes que permitan a todos los usuarios del modelo tener acceso instantáneo a toda la información disponible en él. Por lo tanto, la limitación última del modelado BIM es la cantidad de información disponible en el modelo e introducida por el diseñador. Si un usuario selecciona un componente específico del sistema, el modelo puede proporcionar la marca, el modelo, el número de serie, el coste y todas las especificaciones pertinentes del componente en cuestión. Puede incorporar incluso información sobre el funcionamiento y el mantenimiento de ese componente del sistema. Pensemos, por ejemplo, en los sistemas de extinción de incendios. Si un usuario selecciona una bomba contraincendios o una bomba de mantenimiento a presión en el sistema, un archivo BIM potente y bien establecido puede proporcionarle usuario toda la información pertinente. Si la información se ha introducido correctamente, el modelo puede identificar la marca, el modelo, el flujo y la presión de la bomba, así como su curva de rendimiento. Si se selecciona el motor de la bomba, la información puede incluir la marca, el modelo, el voltaje, el amperaje, la potencia, el factor de servicio o cualquier cantidad de información pertinente que el diseñador haya especificado. También podría incluir información de mantenimiento preventivo, así como sobre piezas de repuesto. Al permitir el acceso al modelo a lo largo de todo el proceso de diseño y construcción, los instaladores pueden modificar la información a medida que lo instalan. Los técnicos de campo o los encargados de la puesta en marcha pueden tomar fotografías de las placas de identificación del motor y de la bomba tan pronto como estén instaladas o iniciadas y asociar la fotografía de la placa de identificación con la bomba o el motor específicos. Esta información sería accesible para los ingenieros de construcción y el personal de mantenimiento sin tener que trasladarse a la sala donde se encuentra el equipo. Sería una información especialmente útil en grandes edificios o en entornos de campus. Por ejemplo, pensemos una empresa de alarmas contra incendios que tiene un contrato de mantenimiento con un centro que informa sobre un problema con su sistema, que incluía un modelo. Cualquier técnico que trabaje 24 horas puede acceder al modelo para ver qué tipo de equipo tiene el sistema sin tener que ir primero al sitio para investigar. El técnico puede seleccionar los paneles para visualizar qué tipo de tableros podrían instalarse en cada panel o transpondedor de las alarmas y obtener los posibles repuestos antes de abandonar su tienda. En este ejemplo, el técnico no necesita estar previamente muy familiarizado con el sistema, ya que puede acceder al modelo para saber qué componentes están instalados y cómo. Además, puede ahorrarse tiempo cogiendo las posibles piezas de repuesto ya en su primer viaje al sitio, sin tener que realizar varios viajes. En los edificios grandes y/o totalmente integrados, los ingenieros a menudo examinan los acontecimientos en el sistema de gestión de edificios (BMS) en el caso de problemas mecánicos, eléctricos y de fontanería, como medida de primer orden para la solución de estos problemas. Los edificios más pequeños o sin sistemas integrados no ofrecen a los ingenieros este lujo. En lo que respecta a los sistemas de protección contra incendios, el BMS puede no estar integrado con estos sistemas. Sin embargo, un BIM bien coordinado puede ser el único recurso de los ingenieros para solucionar problemas y evaluar todos los sistemas dentro de sus edificios. La eficiencia no se limita a los contratos de servicios y mantenimiento, porque el personal de mantenimiento a menudo tiene que responder a problemas comunes y corrientes. Si el ingeniero de un campus recibe una queja por un detector de humo defectuoso en un dormitorio, puede revisar el BIM y conseguir un reemplazo adecuado antes de cruzar todo el campus.

Detección de conflictos y puesta en marcha

Para grandes edificios que tengan mejoras de los arrendatarios, un BIM podría ser una herramienta ideal. Los casinos de Las Vegas modifican y mejoran continuamente sus entornos para estar al día de las tendencias, atraer a nuevos clientes y fidelizar a sus clientes habituales. Cada mejora exige que se prepare la documentación pertinente con las autoridades locales con la debida jurisdicción. Sin embargo, sin un plan general que identifique cada uno de los pequeños cambios, el edificio podría reinventarse por completo de forma que llegara a ser discutible si sigue cumpliendo con las normas.

Figura 2: Los fabricantes pueden proporcionar información acerca de cada pieza del equipo, incluido dónde encontrar más información. Esta captura de pantalla de un sistema de extinción especialmente preparado permite a los usuarios seleccionar el armario y sus propiedades e identifica la información

Establecer un modelo para un edificio permite a los propietarios y a los diseñadores entender los impactos que tienen en el edificio en general incluso los cambios más pequeños. Convertir una tienda en un restaurante puede parecer una revisión menor. Sin embargo, si las cargas de los ocupantes aumentan más allá de la capacidad disponible, o los desagües de la cocina penetran en un paso de salida de un nivel más bajo, pueden producirse impactos costosos en el edificio en general que un modelo podría reducir. El modelado podría identificar conflictos o problemas con ciertos elementos de diseño en una fase temprana del diseño o planificación. La facilidad para acceder a un modelo en lugar de a los planos se aplica en muchas disciplinas. A menudo, los sistemas de gestión de humo son diseñados, probados y/o encargados por especialistas en ingeniería de protección contra incendios. También a menudo, incluyen sistemas múltiples como interruptores del flujo de agua de los rociadores, detectores de humo, compuertas y extractores. Tener un modelo BIM bien establecido y mantenido permite a cada comercio identificar no solo su equipo, sino también el equipo que interactúa con él. Durante la puesta en marcha de los sistemas de gestión de humo, habitualmente es difícil llevar encima todos los planos de rociadores, alarmas contraincendios, mecánicos y arquitectónicos que muestran todos los componentes relacionados. Contar con una tableta conectada a un modelo en la nube mejoraría en gran medida la eficiencia. Cuando se inicia la puesta en marcha, hay partes del sistema marcadas con la información adecuada acerca de esa puesta en marcha que se realiza directamente en el modelo. Las pruebas de presión, la inspección de conductos, la puesta en funcionamiento de extractores y las diferentes mediciones se registran todas directamente en el modelo y se asocian a los equipos respectivos. Si algunos componentes específicos fallan, pueden marcarse para realizarles un seguimiento. La integración con el modelo permitiría que toda la información detallada sobre la puesta en marcha continuara tomándose durante toda la vida de un edificio. Cuando las comprobaciones e inspecciones se han completado, el modelo sirve como base de datos para generar informes de las realizadas y las inspecciones observadas. Durante la comprobación final y la puesta en marcha, si algunas partes no funcionan correctamente, puede verse la información sobre las pruebas de equipos específicos directamente desde el modelo. Después de la entrega, pueden revisarse los informes de fallos ocurridos durante las pruebas y la puesta en marcha, de manera que si existen problemas recurrentes, el sistema puede modificarse para corregirlos. El modelo también puede servir como base de datos para saber cómo se comportó el sistema durante su puesta en funcionamiento para poder evaluar futuras revisiones.

BIM y protección pasiva

La tecnología BIM se asocia a menudo con sistemas activos de protección contra incendios y seguridad personal, como alarmas contra incendios, extinción de incendios y control de humo, como se ha indicado anteriormente. Sin embargo, la tecnología BIM está ganando cada vez más terreno en prestaciones pasivas de protección contra incendios, como puertas, paredes, compuertas y selladores de penetración.

Figura 3: Empresas como INVIEW Labs están desarrollando programas para gestionar y organizar modelos BIM. Esta captura de pantalla de Unifi ayuda a los usuarios en el manejo de información de BIM en un entorno de escritorio personalizable. Cortesía de: INVIEW Labs

Un problema común a lo largo de la vida de un edificio son las paredes calificadas como resistentes al fuego. Si no se identifica correctamente en los planos el tipo de paredes calificadas como resistentes al fuego, puede haber confusión sobre la clasificación para la protección de puertas, penetraciones y otras aberturas. El Código Internacional de Construcción (IBC) ha empezado a exigir que estas paredes se marquen sobre el terreno para abordar esta cuestión. El IBC también cuenta con diferentes clasificaciones para las paredes resistentes al fuego dependiendo del nivel de protección.

Por ejemplo, un paso de salida de 1 hora requiere de una puerta de 60 minutos, mientras que una pared de pasillo de 1 hora requiere de una puerta de 20 minutos. En los pasos de salida, se limitan estrictamente las penetraciones por parte de conductos o tuberías, pero las paredes de pasillos tienen menos restricciones. En los planos en 2-D, estas paredes de 1 hora a menudo son indistinguibles, excepto para profesionales capacitados. Un paso de salida en un dibujo en 2-D puede confundirse con un pasillo, lo que tiene un impacto significativo sobre el terreno. Los modelos BIM permiten diferenciar estos dos tipos de pared dentro del modelo y se pueden configurar para limitar y/o restringir penetraciones y aberturas. Cada pared puede definirse con la pertinente clasificación de resistencia al fuego y también puede establecerse qué tipo de puertas, protección de aberturas y sistemas antiincendios en penetraciones están permitidos. Con el uso de rutinas de software similares a las de un software de detección de conflictos, los diseñadores pueden establecer si las tuberías o conductos han penetrado en una pared, como por ejemplo, un armario de salida, lo que estaría prohibido por el IBC. Por otro lado, si se permiten penetraciones de conductos o tuberías, las definiciones de pared establecen qué tipo de compuerta se requiere (fuego, humo o una combinación de ambas) y qué implican las calificaciones F- y T-. En un esquema general, incluso podría proporcionar una lista de las protecciones de aberturas indicadas para la penetración en cuestión. Una vez más, durante la puesta en marcha del edificio, los diseñadores o encargados de la puesta en marcha pueden usar tabletas o dispositivos portátiles con acceso al modelo en la nube mientras se mueven por el edificio. Si tiene alguna pregunta sobre las penetraciones observadas in situ, el usuario puede seleccionar la pared concreta y determinar qué tipo de pared es, qué implica la clasificación de resistencia al fuego, y cómo proteger adecuadamente las penetraciones y aberturas. Con el tiempo, los ingenieros y el personal de mantenimiento pueden supervisar de forma continua los elementos de protección pasiva contra incendios para confirmar que las aberturas y penetraciones de paredes, suelos y techos son conformes al diseño original. Si se realizan modificaciones o mejoras en el edificio, los futuros diseñadores e ingenieros podrán saber cómo se clasificó esa pared y por qué estaba protegida, y pueden entonces determinar cómo diseñar elementos con dicha pared o alrededor.

Figura 4: El modelado BIM ayuda a coordinar el diseño de un local de Las Vegas. Cortesía de: JBA Consulting Engineers

Aceptación en la industria
La tecnología BIM que hemos tratado hasta el momento está disponible. Sin embargo, como con cualquier nueva tecnología, no está exenta de errores ni ha desplegado todo su potencial. La principal limitación de la tecnología BIM hoy en día es la cantidad de contenidos que proporcionan los fabricantes y la falta de una norma coordinada. Cada proyecto con tecnología BIM puede configurarse de forma ligeramente diferente, por lo que se requiere de formación para cada modelo, y los contenidos proporcionados por los fabricantes, si están disponibles, no siempre pueden integrarse de forma fácil. La cantidad de información del modelo también varía dependiendo de por qué se recurrió al modelado BIM. Si bien hay líderes e innovadores en materia de tecnología BIM, no existe ningún protocolo bien establecido que permita a todo el mundo aprovechar las potentes herramientas que se pueden desarrollar. En esta era digital, donde equipos de diseño y construcción trabajan en un mismo proyecto desde diferentes partes del planeta, resulta difícil llegar a un acuerdo sobre una norma común. Varias nacionalidades pueden trabajar juntas en un proyecto en Próximo Oriente, y cada una tiene su propia opinión sobre cómo debe aplicarse la norma. Sin un desarrollo y una normalización adecuados de los contenidos, el BIM podría convertirse en un modelo disfuncional o de mal funcionamiento. A veces, el exceso de información no hace que el modelo sea más eficiente, mientras que una información demasiado escasa no lleva a un uso eficiente del modelo. Un modelo BIM bien configurado y supervisado continuamente poseerá bases de datos de información coordinadas, integradas y fácilmente buscables. Un modelo BIM no solo es un modelo en 3-D del edificio para buscar equipos o prestaciones de protección contra incendios. También se convierte en una base de datos de información que puede utilizarse para identificar tendencias, estimar costes de reparación o monitorizar la funcionalidad. Además, puede ayudar a integrar los sistemas de seguridad personal en múltiples especialidades. La industria debe adoptar esta tecnología haciendo que todos los fabricantes creen normas comunes para las herramientas BIM. Muchas empresas de protección contra incendios han desarrollado contenido BIM, pero limitan su disponibilidad a usuarios o especificadores. Puesto que siempre hay costes asociados al desarrollo de contenidos, puede haber dudas sobre el retorno de la inversión de ese desarrollo de contenidos si los fabricantes tienen una gran biblioteca de productos. Por otro lado, si los diseñadores tienen acceso a la línea completa de productos de un fabricante durante el diseño de un modelo, pueden preferir para su edificio esa línea de productos a otra que no tenga información suficiente. Además, los contenidos de la mayoría de fabricantes que están disponibles actualmente se limitan por lo general a las especificaciones del producto, como se ha señalado anteriormente. Una bomba puede tener sus datos de rendimiento. Un aspersor puede incluir sus requerimientos y certificados, así como datos sobre su cobertura. Un altavoz o una luz estroboscópica pueden indicar el nivel de presión acústica y la intensidad de la luz del aparato. Sin embargo, a medida que los fabricantes toman la iniciativa de desarrollar realmente contenidos relacionados con sus productos, el modelado BIM se convierte en una herramienta de diseño aún más poderosa. Dado que se ha establecido la detección de conflictos en los modelos para evitar conflictos entre equipos mecánicos, eléctricos y de fontanería, así como para la construcción de paredes, los fabricantes pueden desarrollar contenidos específicos para los requerimientos de los productos. Para los diseñadores, ingenieros y autoridades, el modelado BIM será de gran valor, ya que los fabricantes pueden incluir en él todos los requisitos y restricciones de sus productos específicos contra incendios. Si un diseñador sitúa un aspersor en un modelo demasiado cerca de un techo, viga u otra obstrucción, puede establecerse que el modelo genere una notificación indicando que existe un conflicto entre el aspersor y otro objeto. Puede desarrollarse un contenido BIM relativo a los altavoces de alarma que establezca cuándo no se alcanzan los niveles de presión acústica mínima como resultado de la distancia a otros altavoces o de obstrucciones debidas a paredes y puertas. Si se desarrollan conjuntamente los modelos y los contenidos de diseño adecuados, la capacidad de diseñar podría ser mucho más eficiente. Los aspersores pueden situarse según un patrón de aspersión que pueda visualizarse en el modelo. Para hangares u otros lugares donde se utilizan monitores de agua, pueden integrarse en el diseño patrones de aspersión basados en datos de flujo y de presión para optimizar su trazado teniendo en cuenta las obstrucciones previsibles. Los aparatos de alarma contra incendios podrían distribuirse según las propiedades acústicas de paredes, suelos, techos y acabados. Incluso los elementos de protección pasiva contra incendios, como paredes o sistemas de protección de penetraciones, podrían utilizar el desarrollo de contenidos. A menudo, los diseñadores utilizan el mismo montaje para las penetraciones porque están familiarizados con él y creen que cumple con los requisitos. Si las empresas fabricantes de dispositivos de protección contra incendios en penetraciones proporcionan una biblioteca de contenidos de sus productos por tipo de pared y por requisitos y certificados, podrían evitarse posibles confusiones sobre cumplimiento normativo. Seleccionando la pared y la penetración, la biblioteca de contenidos selecciona automáticamente el sistema de protección contra incendios más apropiado para esa penetración. Y si algunos fabricantes todavía no están al día en el desarrollo de contenidos, no son los únicos a los que les queda trabajo por hacer. Los diseñadores también tienen que coordinarse con los desarrolladores de modelos. La ingeniería de protección contra incendios no se limita a los sistemas de protección contra incendios activos y pasivos: los diseñadores podrían trabajar también con los desarrolladores para mejorar los modelos BIM. En concreto, las salidas de un edificio y sus características son igual de importantes o más. Los códigos de construcción de modelos a menudo indican los niveles mínimos de iluminación, las distancias hasta las salidas y la distribución de las señales de salida. El modelado BIM puede permitir a los diseñadores coordinar y automatizar totalmente la salida a medida que cambia el modelo. Podrían desarrollarse modelos para asignar a cada espacio un área y uso, de tal forma que los espacios puedan ser “poblados” según las densidades de personas recomendadas. Un teatro con 1.000 asientos fijos y un escenario de 140 metros cuadrados puede tener 1.100 personas asignadas al espacio. Este espacio requiere de un mínimo de cuatro salidas, y la salida principal debe poder acoger, como mínimo, a la mitad de la carga total de ocupantes. El modelo puede configurarse para asignar a las personas una salida por una puerta y un pasillo específicos. Si la carga de ocupantes aumenta durante el diseño del edificio, pueden configurarse notificaciones que adviertan a los diseñadores de que la carga de ocupantes excede la anchura de las salidas disponibles.

Retos y problemas

Aunque puede mejorarse el desarrollo de contenidos para modelos, el modelado BIM no deja de tener otros problemas. Como han descubierto muchas de las organizaciones que han trabajado en proyectos BIM, se requiere un giro significativo desde el flujo de trabajo tradicional en ingeniería y arquitectura. Dado que el modelo está en constante desarrollo, dibujar planos en 2-D puede no ser la rutina más eficaz. Los ingenieros y los diseñadores necesitan acceder directamente al modelo e introducir en él a la información a medida que evoluciona. No se trata solo de mostrar la información en el espacio, sino de proporcionar las especificaciones de los equipos a medida que se desarrolla el modelo. En realidad, el diseñador inserta el componente dentro del modelo de forma similar a cómo el instalador inserta el componente en el edificio. Dado que los modelos BIM no son solo representaciones en 3-D de un edificio, sino una base de datos de información correlacionada con ese modelo, los tamaños de los archivos pueden ser muy grandes. Como se ha indicado anteriormente, los modelos de servidores en la nube pueden ser una solución ideal para ciertas aplicaciones, pero algunos propietarios y desarrolladores pueden querer limitar su acceso a las organizaciones que puedan realizar cambios. En esas situaciones, el modelo puede actualizarse de forma rutinaria para que otras organizaciones lo descarguen y trabajen con él, lo cual puede ser un problema cuando se trata de transferencias de archivos de gran tamaño. Otro obstáculo reconocido son las cuestiones contractuales y legales relativas a los derechos de propiedad intelectual, y a cómo será el acceso o disponibilidad de los modelos BIM. En los contratos de diseño estándar, a menudo se establece quién posee los derechos de propiedad intelectual, lo que puede generar controversias durante y después de las negociaciones. Hay múltiples partes que introducen información en un modelo que, al final, paga el propietario. Aunque, en esas condiciones, el propietario o propietarios del proyecto pueden sentirse con derecho a la libre utilización y acceso al modelo, los diseñadores pueden querer aplicar limitaciones sobre quién puede acceder a él y cómo se controla el acceso. Dado que los diseñadores, ingenieros y arquitectos pueden no introducir equipos propietarios en el modelo, deben establecerse procedimientos y términos sobre cómo contratistas e instaladores introducen información en el modelo sin cambiar significativamente los parámetros del sistema. En otras palabras, debe establecerse un método claro de entrega desde la fase de diseño hasta la de construcción y desde la de construcción hasta la de operaciones, para proteger a todas las partes y sus respectivos derechos de propiedad intelectual. Al igual que con la mayoría de las disciplinas de diseño, el modelado BIM y la ingeniería de protección contra incendios continuarán desarrollando una herramienta más potente que permita a diseñadores, propietarios y personal de construcción utilizar con eficacia los modelos y bases de datos BIM para gestionar los edificios durante toda su vida útil. Todos los sistemas de protección contra incendios activos y pasivos, desde la extinción, alarma y detección hasta paredes, suelos y techos resistentes al fuego, pueden ser gestionados y mantenidos por todas las partes relacionadas con el edificio. El estado actual y futuro de la tecnología BIM en relación con la ingeniería de protección contra incendios es visto con muchas expectativas por todo el mundo en la industria de la construcción. Imaginemos el momento en que se podrá diseñar un edificio utilizando conjuntos y componentes reales, comprobar si hay conflictos antes de llegar al terreno, e instalar y mantener esos componentes gracias a un modelo BIM eficiente y funcional. Ese momento ya ha llegado. Lo que nos traerá el futuro es hasta dónde podremos aprovechar los beneficios de integrar el modelo BIM.


Gregory K. Shino es el director técnico de ingeniería de protección contra incendios en JBA Consulting Engineers. Cuenta con más de 15 años de experiencia en el diseño y puesta en marcha de sistemas de extinción y detección de incendios, alarmas y sistemas de control de humo. Es miembro de la SFPE, la NFPA y la CPI.

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