• Integración: Automatización de edificios y alarmas de incendios

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Objetivos de aprendizaje

  1. 1. Comprender la eficacia que comporta integrar la automatización de edificios en los sistemas de protección contra incendios.
  2. 2. Citar diversos protocolos de comunicación, como BACnet y LonTalk.
  3. 3. Conocer las cuestiones relacionadas con la inspección y las pruebas de sistemas.

Figura 3: Los sistemas integrados de gestión de edificios ofrecen muchas posibilidades. Cortesía de: Honeywell

Las responsabilidades de un ingeniero jefe ganan en complejidad debido a la evolución de la tecnología. Los edificios que se construyen son cada vez más grandes y más altos y conceden mayor importancia a la eficiencia energética y la comodidad, a lo que se suma una creciente demanda de medidas para reducir los costes de construcción y los gastos de explotación. Además, los códigos de edificación están cambiando la forma de construir estos edificios con el fin de mejorar la seguridad empleando nuevos métodos y materiales de construcción.

También persiste entre la comunidad de diseño e ingeniería una mentalidad tradicional que dicta un grado significativo de separación entre los sistemas de automatización de edificios y de alarma contra incendios, manteniendo una conectividad o interacción mínima entre ellos. Esto se debe en su mayor parte al miedo a lo desconocido y el deseo de mitigar riesgos con arreglo al dicho de que «siempre se ha hecho de esta manera». En realidad, la integración de sistemas de automatización de edificios y de alarma contra incendios puede tener como resultado una reducción general de los costes de los equipos, de la instalación y del mantenimiento, sin renunciar al nivel de seguridad requerido para que funcionen estos sistemas.


Figura 1: Este controlador modular de edificios, que alberga pasarelas de procesador abiertas con los controladores de comunicación, se utiliza para integrar los sistemas de automatización de edificios con otros equipos que se comunican mediante multitud de protocolos de comunicaciones. Cortesía de: Siemens

Con la llegada de la tecnología inteligente al mundo de la edificación, la calefacción, la refrigeración, la electricidad, la iluminación, la seguridad y otros sistemas necesitan supervisión e intercomunicación para optimizar la eficiencia y el funcionamiento. Esta sofisticación trae consigo la necesidad de un sistema de automatización de edificios (BAS) que haga posible que estos equipos interrelacionados funcionen correctamente.

Al igual que el sistema de automatización de edificios, los sistemas de protección contra incendios y de alarma también se han convertido en sofisticados sistemas informáticos que integran los sistemas de detección de incendios y de comunicaciones de emergencia como parte de las operaciones generales del edificio durante una emergencia.

Con frecuencia, los sistemas de protección contra incendios y de alarma deben interactuar con otros sistemas del edificio para proporcionar un nivel de protección adecuado. Aunque el sistema de alarma contra incendios es plenamente capaz de realizar e iniciar las acciones necesarias que los sistemas de alarma contra incendios y del edificio respondan, es posible aumentar su eficacia mediante la integración con el sistema de automatización de edificios. Esto incluye minimizar la necesidad de equipos adicionales, agilizar las pruebas de aceptación del sistema, reducir los costes de instalación y compartir y consolidar la información en un lugar central donde sea posible supervisar con precisión todos los sistemas del edificio durante las emergencias.

Los sistemas de control de humo son un buen ejemplo de la unificación de los sistemas mecánicos del edificio con los sistemas de protección y de alarma de incendios. Los ventiladores se ponen en marcha o se paran, las compuertas se abren o se cierran, y las puertas pueden bloquearse o desbloquearse cuando se llama al ascensor. Aunque tanto el sistema de automatización de edificios como los sistemas de alarma de incendios desempeñan tareas específicas, debe cumplirse un nivel de prioridad determinado y seguir unas secuencias. No seguir la prioridad o la secuencia apropiadas no sólo puede infringir los códigos sino también dañar los equipos o poner vidas en riesgo. Si, por ejemplo, un ventilador de control de humo comienza a funcionar antes de que se abran las compuertas, los conductos pueden sufrir o la fuerza necesaria para abrir las puertas puede superar el nivel permitido a efectos de evacuación.

Comunicación

Cuando el sistema de alarma contra incendios toma el control de equipos que no sean componentes registrados en la unidad de control de la alarma contra incendios, el sistema de alarma debe o bien anular el modo de funcionamiento natural de los equipos del edificio o transferir esa orden a través de un interruptor simple o de las comunicaciones de datos a los sistemas mecánicos del edificio. Del mismo modo, el sistema de automatización de edificios de cada fabricante posee un protocolo propio para supervisar los estados y comunicar las órdenes operativas con el fin de mantener el entorno y la eficiencia debidos en el edificio. También existen protocolos abiertos de comunicación estándar, como LonTalk y BACnet, que permiten comunicarse con numerosos equipos de diferentes fabricantes con el fin de establecer un sistema integrado en el edificio.

El protocolo de comunicación para que una unidad de control de la alarma de incendios pueda comunicarse hacia y desde los aparatos de indicación (entrada), iniciación (salida) y a veces de notificación es normalmente una señal de comunicación analógica o digital transportada sobre lo que se denomina como circuito de línea de señalización (SLC). Debido a que las señales de comunicación suelen emplear un protocolo privado, cada circuito de línea de señalización está destinado a los equipos de un fabricante concreto y no admite la conexión de dispositivos incompatibles que utilizan un protocolo de señal diferente.

Por lo tanto, con el fin de integrar las funciones de alarma y de control del sistema con el sistema de automatización de edificios de un modo distinto a la lógica de relé, los fabricantes de sistemas de alarma contra incendios han tenido también que diseñar sus equipos para ser compatibles con los protocolos de comunicación abiertos utilizados para la automatización de edificios para no comprometer la integridad o el funcionamiento del sistema de alarma contra incendios. Este proceso de intercambio de información entre la alarma de incendios y el sistema de automatización de edificios es lo que se denomina «puente» o «procesamiento sobre pasarela abierta». Debido a los estrictos requisitos a los que están sujetos los sistemas de alarma contra incendios en lo referente a los códigos y la homologación, gran parte de esta comunicación se ha limitado principalmente a la comunicación unidireccional. Sin embargo, algunos fabricantes de alarmas contra incendios y de sistemas de automatización de edificios producen equipos como pasarelas de enlace homologadas para la comunicación bidireccional con sus equipos.

El uso de estos procesadores de pasarela abierta puede eliminar potencialmente la necesidad de costosos equipos de interfaces y de envolventes. Una sola pasarela puede reemplazar a cientos de relés convencionales o electrónicos, así como sensores de entrada para el control y la supervisión al tiempo que elimina la necesidad de disponer de múltiples terminaciones de cables, disminuyendo de este modo los posibles puntos de fallo del sistema.

Cómo saber si se debe realizar la integración

Es preciso tener en cuenta ventajas e inconvenientes a la hora de determinar si integrar o no un sistema de automatización de edificios y un sistema de alarma contra incendios. El caso más habitual es cuando el edificio posee un sistema de evacuación de humos complejo. También existen sistemas integrados en aquellas instalaciones participantes en el control de procesos que pueden verse afectadas por una alarma de incendios. A efectos de este artículo, cuando se utiliza sobre todo en el control de la propagación del humo, la integración de los diversos sistemas que normalmente tienen conexiones independientes ayuda a mejorar la comunicación y la redundancia y ahorra costes. Además, el ingeniero del edificio podrá consultar la causa de que los equipos mecánicos mecánico funcionen, se apaguen o abran o cierren en una sola fuente.

Figura 2: Esta vista integrada del sistema de gestión de edificios permite comprobar diversos aspectos de la instalación en una misma pantalla. Cortesía de: Siemens

Tomemos el caso de un edificio con sistemas de automatización y de alarma contra incendios independientes: Cuando el ingeniero del edificio recibe una llamada de un ocupante quejándose de un aumento de la temperatura o de que el aire silba dentro de la red de tuberías y observa que el ventilador está apagado o que una compuerta está cerrada, es la persona más adecuada para llamar a un contratista que investigue el problema antes de llamar al proveedor de servicios de la alarma contra incendios. Si el problema está relacionado con la anulación de los controles por parte de los sistemas de alarma contra incendios, el ingeniero del edificio no solo tiene que esperar a que el contratista diagnostique el problema sino que también debe llamar al contratista de la alarma para que solucione el problema. Este proceso puede llevar tiempo; entretanto, los ocupantes del edificio están expuestos a incomodidades y molestias.

A veces esto puede incluso dar lugar a acusaciones mutuas entre ambos proveedores respecto a la responsabilidad del problema. En este caso es necesario que el control que ejerce la alarma contra incendios sobre un ventilador o una compuerta tenga prioridad sobre el interruptor de alimentación del equipo de modo que su desconexión inadvertida no inhiba la función de la alarma de incendios. Un fallo del relé de control del sistema de alarma contra incendios podría apagar el ventilador o cerrar la compuerta sin exista una alarma o un fallo en la unidad de control de la alarma.

Con un sistema que integre automatización edificios y alarma contra incendios, esta situación se resolvería de manera diferente. Cuando el sistema de automatización de edificios cumple la homologación UUKL de la norma UL 864 para ejercer funciones de control de humo con arreglo al código, puede utilizar una señal digital de alarma procedente del sistema de alarma contra incendios, transmitida a través de una pasarela, como único medio fuera del sistema de automatización para influir en el control de los sistemas mecánicos del edificio. La responsabilidad del control de ventiladores y compuertas corresponde únicamente al BAS, lo que simplifica el proceso de resolución de problemas.

Debido a que muchos de los componentes que afectan al movimiento del aire y del humo dentro de un edificio son comunes a los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado y de alarma contra incendios, debemos dar un paso atrás en la evolución del proceso de edificación. Cuando la autoridad competente o un grupo externo independiente seleccionan sistemas de edificios con objeto de que funcionen correctamente, es preciso coordinar a diferentes profesionales. En este punto del proceso de construcción, cada profesional busca completar por su cuenta los trabajos que le corresponden y con frecuencia está sometido a la presión que representa terminar su labor dentro del plazo previsto. A veces esto segrega a los profesionales responsables de la alarma contra incendios y a los profesionales mecánicos, lo que da lugar a problemas durante el arranque y la puesta en marcha.

La integración entre sistemas permite que los profesionales responsables de controlar el movimiento del aire se dediquen a corregir y equilibrar el sistema mecánico, mientras que los contratistas de la alarma contra incendios trabajan en la detección y comunicación de alarmas. De la misma manera que en el ejemplo anterior, los problemas se resuelven con más rapidez para que los sistemas puedan comenzar a funcionar.

A la hora de instalar un sistema de gestión de edificios y un sistema de alarma contra incendios se observan numerosas similitudes. Todos estos sistemas de control están clasificados como sistemas de baja tensión que se comunican con sus respectivos dispositivos a través de una señal analógica o digital. Sus métodos y materiales de cableado son similares, y con frecuencia los respectivos equipos se encuentran en la misma zona general y desempeñan las mismas funciones básicas, con una diferencia significativa: el sistema de alarma contra incendios utiliza módulos de supervisión y control destinados a puntos concretos mientras que el sistema de automatización emplea conjuntos de controladores digitales de entradas/salidas que se comunican con diferentes protocolos.

¿Por qué es importante? Porque el sistema de automatización requiere pares de conductores individuales en cada punto controlado o supervisado por el módulo digital de entradas/salidas, lo cual requiere una mayor cantidad de cable y un tiempo de instalación más prolongado.

Creación de un sistema integrado acorde a los códigos

A la hora de estudiar la integración de sistemas, la capacidad del sistema de automatización de edificios para controlar el funcionamiento del sistema de control de humo forma parte del ámbito de competencia del código de edificación de la jurisdicción, frecuentemente basado en los códigos de construcción modelo. El IBC ha sido adoptado en gran parte de los Estados Unidos y se utiliza en este artículo a modo de ejemplo. La sección 909 del IBC cubre los sistemas de control de humo, los procedimientos para la determinación de los parámetros del sistema, los métodos permitidos para el control del humo y los requisitos para documentar el rendimiento real del sistema. Reconoce que el sistema de control de humo es un sistema de protección de vidas, por lo que tiene que mantener el mismo nivel de fiabilidad exigido para cualquier tipo de protección contra incendios o sistema de alarma contra incendios.

También requiere que el uso de los sistemas de control de humo sea dictado por el funcionamiento del sistema de aspersores o de detección de humo, dependiendo del tipo de sistema que se está diseñando. También obliga a disponer de sistemas que suministren una entrada o salida de control a los sistemas mecánicos de control de humo conforme a la sección 907 (Sistemas de alarma y de detección de incendios) y NFPA 72: Código nacional de alarmas de incendios y señalización y establece que tales sistemas deben estar equipados con una unidad de control que cumpla la norma UL 864 y esté homologada como equipo de control de humo.

Los requisitos de UL 864 abarcan las unidades de control y los accesorios utilizados para satisfacer las exigencias de numerosas normas de la NFPA, como NFPA 72,NFPA 92A: Norma de sistemas de control de humo y NFPA 92B: Guía de sistemas de gestión de humo en centros comerciales, atrios y grandes superficies. UL verifica cada sistema, que luego incluye los equipos aceptados en el directorio de productos con la designación «UUKL». Los sistemas de alarma contra incendios y de automatización de edificios deben satisfacer estos requisitos y estar homologados para controlar un sistema de control de humo y configurarse como sistema integrado.

Inspección y pruebas

Los sistemas integrados requieren tiempo suficiente para probar y verificar el correcto funcionamiento de la interoperatividad del sistema. Es importante que el ingeniero, así como el instalador y los fabricantes de los equipos sean conscientes del impacto de estos requisitos a la hora de construir una instalación autorizada con arreglo al código.

Debido a la complejidad de estos sistemas y la integración necesaria, las pruebas deben confirmar que las funciones y secuencias funcionan correctamente tanto en el modo automático como en el modo manual.

La inspección y las pruebas de sistemas integrados suelen ser lentas y exasperantes y es habitual que deban repetirse muchas veces hasta corregir todas las deficiencias. Esto suele deberse a que todos estos sistemas se dejan para el final y no disponen de tiempo suficiente para resolver todos los fallos antes de la prueba final. Todo aquello que pueda acelerar el proceso de puesta en marcha es beneficioso para el conjunto del proyecto.

Una de las ventajas de utilizar el sistema de automatización de edificios como parte integrada del sistema de control de humo es la capacidad del sistema para modificar sus condiciones de funcionamiento y adaptarse a las condiciones ambientales reales gracias al uso de variadores de velocidad. El diseño de sistemas de control de humo se basa en numerosas condiciones variables, incluyendo la temperatura, las condiciones del viento, y la calidad o «estanqueidad» de la construcción. Estas condiciones tienden, en el mejor de los casos, a dificultar la prueba y el ajuste del sistema de control de humo.

La integración del sistema de automatización de edificios puede ayudar a minimizar el estrés que supone esta prueba ajustando la velocidad de cada ventilador mediante la programación. En una situación de exceso de presurización de la escalera, puede ajustarse cada para limitar el caudal de aire que suministra a la escalera, lo que reduce la presión que afecta a la fuerza de apertura de las puertas. Del mismo modo, para el buen funcionamiento del sistema de control de humo en una zona específica, la velocidad del ventilador ajustarse por zonas basándose en la señal de alarma de incendio recibida por el sistema de automatización de edificios.

La desventaja de esta operación es que los controles del sistema de automatización suelen encontrarse lejos del panel de control de la alarma contra incendios y del panel de control de humo de los servicios de extinción, los cuales normalmente residen en una sala de control de incendios. Los controles del sistema de automatización y los componentes del sistema generalmente están situados en un punto conveniente para el personal del edificio y los equipos de climatización. En condiciones de prueba puede ser necesaria la presencia de personal adicional para supervisar los controles del sistema de automatización de edificios con el fin de realizar cualquier modificación necesaria.

Si bien modificar la salida del ventilador en función de las condiciones de la zona de humo es una forma expeditiva de obtener la autorización, también ofrece la oportunidad de alterar los ajustes de forma incorrecta en el futuro y quizá anular la eficacia del sistema. Debe intentar limitarse el acceso a la programación y establecer procedimientos de registro que documenten cuándo y por qué se realiza cualquier cambio.

Documentación

Una vez ingenieros, contratistas e inspectores, junto con la autoridad competente, completan su labor, se autoriza el uso del sistema integrado y se entrega al propietario del coste total de propiedad y, finalmente, la cédula de habitabilidad definitiva. Sin embargo, el proyecto no ha terminado aún. Es fundamental que el propietario recoja y archive cuidadosamente todos los documentos relacionados con el sistema integrado. El edificio cambia con el paso del tiempo y los sistemas sufren modificaciones. Cuando tiene lugar algún cambio, los contratistas que lo llevan acabo pueden utilizar la documentación para mantener la interoperatividad del sistema integrado, además de revisar los planos para reflejar dicho cambio. Por otra parte, es preciso volver a repetir las pruebas para confirmar su correcto funcionamiento. La documentación de las pruebas debe archivarse junto con la documentación existente.

La integración de los sistemas de protección contra incendios y de alarma de incendios con el sistema de automatización de edificios puede ser rentable y aumentar su eficacia. Es imperativo que el diseño y la instalación estén bien planificados y coordinados y que el sistema reciba un mantenimiento adecuado durante su vida útil.


Jon Kapis es director de operaciones de la delegación de The RJA Group en Seattle y tiene más de 32 años de experiencia en la integración de sistemas de alarma contra incendios y de edificios. Rick Lewis es consultor sénior de la delegación de The RJA Group en San Francisco. Cuenta con más de 28 años de experiencia en el sector de alarmas contra incendios y seguridad. Craig Studer es vicepresidente de la delegación de The RJA Group en Chicago. Tiene más de 30 años de experiencia como consultor para la puesta en marcha y la integración de sistemas en edificios.

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