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    • Integración: Automatización de edificios y alarmas contra incendios

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    Objetivos de aprendizaje

    1. 1. Comprender los beneficios de integrar la automatización de edificios con sistemas de protección contra incendios
    2. 2. Nombrar varios protocolos de comunicación, como BACnet y LonTalk
    3. 3. Aprender sobre la inspección y las pruebas de los sistemas

    Ilustración 3: Los sistemas integrados de gestión de edificios ofrecen numerosas posibilidades. Cortesía: Honeywell

    Las responsabilidades de un ingeniero jefe en construcción se vuelven más desafiantes conforme avanza la tecnología. Se están construyendo edificios más grandes y más altos con un énfasis cada vez mayor en la eficiencia de la energía y la comodidad, y en la demanda creciente para mantener bajos los costos de construcción y gastos operativos. Además, los códigos de construcción están cambiando la forma en la que se están construyendo estos edificios para mejorar la seguridad, con miras a métodos y materiales de construcción nuevos.

    También, existe la creencia en cierto modo tradicional entre aquellos dentro de la comunidad del diseño y la ingeniería de que la automatización de edificios y los sistemas de alarmas contra incendios deben mantener un nivel considerable de separación con una conexión o interacción mínima. Esta creencia surge principalmente del temor a lo desconocido y del deseo de mitigar los riesgos, junto con el antiguo adagio: «Ésta es la forma en la que siempre lo hemos hecho.». En realidad, la integración de los sistemas de automatización de edificios y alarmas contra incendios puede resultar en la reducción general de costos de equipo, instalación y mantenimiento, al tiempo que se mantiene el nivel requerido de seguridad para que operen estos sistemas.


    Ilustración 1: Se utiliza este control de construcción modular que contiene portales abiertos de procesadores con controladores de comunicación cuando se integran sistemas de automatización de edificios con otro equipo que se comunica por medio de una multitud de protocolos de comunicaciones. Cortesía: Sieme

    Con la llegada de la tecnología a edificios inteligentes, los sistemas de calefacción, aire acondicionado, iluminación, seguridad y otros sistemas necesitan supervisión e intercomunicación para una eficiencia y operación optimizada. Con la sofisticación, viene la necesidad de un sistema de automatismo de edificios (BAS) para permitir una operación casi impecable de estos distintos equipos relacionados.

    Como el BAS, también se han convertido los sistemas de protección contra incendios y de alarmas contra incendios en sistemas computarizados, que integran sistemas de detección de incendios y de comunicación de emergencia como parte de las operaciones generales de un edificio durante una emergencia.

    Con frecuencia, los sistemas de proteccióny de alarmas contra incendios deben interaccionar con otros sistemas de edificios para proporcionar un nivel adecuado de protección. Mientras que el sistema de alarmas contra incendios es totalmente capaz de realizar e iniciar las acciones necesarias para efectuar las respuestas de los sistemas de alarmas contra incendios y sistemas de edificios, se pueden obtener beneficios al integrarlo con el BAS. Estos beneficios incluyen minimizar el uso de equipo adicional, acelerar las pruebas de aceptación de sistemas, reducir costos de instalación y compartir y consolidar información en una ubicación central donde se pueden supervisar todos los sistemas de edificios durante las emergencias.

    Los sistemas de control de humos son un buen ejemplo del matrimonio entre los sistemas mecánicos de edificios y los sistemas de protección contra incendios y de alarmas contra incendios. Se accionan o apagan los ventiladores, se abren o cierran los reguladores, y pueden estarse cerrando o abriendo las puertas mientras se desactivan los elevadores. A pesar de que el BAS y los sistemas de alarmas contra incendios tienen tareas específicas que realizar, hay un cierto nivel de prioridad y secuencias que hay que seguir. No seguir la prioridad o secuencia adecuada puede no sólo ser una falta al cumplimiento del código; es posible que también ocasione daños en el equipo o arriesgue vidas humanas. Por ejemplo, si un ventilador de control de humos opera antes de que se abran los reguladores, se pueden dañar los conductos o se puede incrementar la fuerza de apertura de las puertas más allá de los niveles aceptables para la salida.

    Comunicación

    Cuando el sistema de alarmas contra incendios toma control de equipo que no está en la lista de componentes de la unidad de control de alarmas contra incendios, el sistema de alarmas contra incendios debe invalidar el modo operativo natural del equipo del edificio, o hacer pasar ese comando por medio de un cambio simple o una transmisión de datos a los sistemas mecánicos del edificio. Asimismo, el BAS de cada fabricante tiene su propio protocolo para supervisar las condiciones y comunicar los comandos operativos para mantener el entorno adecuado del edificio y la eficacia. También hay protocolos estándares de comunicación abierta como LonTalk y BACnet que se pueden utilizar para comunicarse con numerosos equipos de varios fabricantes para efectuar un sistema integrado del edificio.

    Generalmente, el protocolo de comunicación, para una unidad de control de alarmas contra incendios, para comunicarse desde sus aparatos de señalización (entrada), de activación (salida), y en ocasiones de notificación es una señal de comunicaciones digital o analógica por medio de lo que se conoce como un circuito de línea de señalización (SLC). Debido a que generalmente las señalizaciones de comunicación son un protocolo propio, cada SLC está destinado al equipo de un fabricante específico y no puede incluir una conexión de artefactos incompatibles que utilicen un protocolo distinto de señalización.

    Por lo tanto, para integrar funciones de alarmas de sistemas y de control con el BAS en un modo distinto al de lógica cableada, los fabricantes de sistemas de alarmas contra incendios también tuvieron que diseñar y respaldar los protocolos de comunicación abierta utilizados para el automatismo de edificios, de modo que no pusiera en riesgo la integridad o el funcionamiento del sistema de alarmas contra incendios. Este proceso de transmisión de información entre la alarma contra incendios y el BAS se conoce ahora como puente de red o procesamiento a pasarela abierta. Debido al código estricto y la lista de requerimientos de los sistemas de alarmas contra incendios, gran parte de esta comunicación ha estado limitada principalmente al tipo unidireccional. Sin embargo, algunos fabricantes de alarmas contra incendios y BAS sí producen equipo como pasarelas que están en listas para una comunicación bidireccional con su equipo.

    El uso de estos procesadores tiene la capacidad de eliminar la necesidad de equipo de interfaz y recintos costosos. Una sola pasarela puede reemplazar cientos de relés convencionales o electrónicos y sensores de entrada para el control y la supervisión, al tiempo que también elimina la necesidad de múltiples terminaciones para cableado que pueden disminuir la posibilidad de los puntos de falla de sistemas.

    Cómo saber si integrar o no

    Hay ventajas y desventajas que hay que considerar al determinar si integrar o no un BAS y un sistema de alarma contra incendios. La consideración más común es cuando el edificio tiene un sistema complejo de control de humos. También se ve un sistema integrado en instalaciones involucradas en el control de procesos que se pueden ver afectados por la activación de una alarma contra incendios. Para el objetivo de este artículo, cuando se utiliza principalmente para controlar la propagación del humo, la integración de los numerosos sistemas que normalmente tienen conexiones independientes ayuda a facilitar una comunicación mejorada, redundancia y ahorro de costos. Además, el ingeniero civil tendrá la capacidad de determinar desde una sola fuente qué está ocasionando que funcione, apague, abra o cierre el equipo mecánico.

    Ilustración 2: En esta visualización de un sistema integrado de gestión de edificios, en una pantalla se pueden modificar varios aspectos de la instalación. Cortesía: Siemens

    Tome el caso de un edificio con sistemas separados de automatismo de edificios y de alarmas contra incendios. Cuando un ingeniero en construcción recibe una llamada de un ocupante que se queja sobre un incremento en la temperatura o un sonido sibilante dentro de los conductos, y se da cuenta de que el ventilador está apagado o un regulador está cerrado, es más probable que el ingeniero en construcción llame a un contratista de controles para investigar el problema antes de llamar al proveedor del servicio de alarmas contra incendios. Si el problema estuviese relacionado con una invalidación de los controles por parte de los sistemas de alarmas contra incendios, el ingeniero en construcción no sólo tendría que esperar a que el contratista de controles diagnosticara el problema, sino que también tendría que llamar al contratista de alarmas contra incendios para presentarse y arreglar el problema. Se puede tomar un tiempo para corregir este proceso; mientras tanto, los ocupantes del edificio están incómodos y molestos.

    En ocasiones, esto puede llevar a señalamientos alarmantes entre los dos fabricantes con respecto a quién es realmente el responsable del problema. En este caso, se necesita que el control de alarmas contra incendios de un ventilador o un regulador esté por delante del interruptor de manual-apagado-automático para el suministro eléctrico del equipo, para que el apagado inesperado del equipo no limite el funcionamiento de la aplicación de la alarma contra incendios. Una falla en el relé de control del sistema de alarmas contra incendios podría apagar el ventilador o cerrar el regulador sin ninguna alarma en el sistema de alarmas contra incendios o sin ninguna marca de falla en la unidad de control de alarmas contra incendios.

    Con un sistema integrado de automatismo de edificios y de alarmas contra incendios, este caso ocurre de manera distinta. El BAS, cuando se incluye adecuadamente en una lista de UUKL de acuerdo con laNorma de Underwriter Laboratories 864, para proporcionar funciones de control de humos que requieren un código, puede contar con una señal de alarma digital del sistema de alarmas contra incendios, que atraviesa una pasarela, como el único medio fuera del BAS para influir en el control de los sistemas mecánicos del edificio. La responsabilidad del control de los ventiladores y reguladores es únicamente del BAS, y por lo tanto simplifica el proceso de corrección de problemas.

    Debido a que entre el sistema de ventilación, calefacción y aire acondicionado (HVAC) y el de alarmas contra incendios se comparten numerosos componentes que afectan el movimiento del aire y humo dentro de un edificio, demos un paso atrás en la evolución del proceso de construcción. Cuando una autoridad que tiene jurisdicción o un grupo externo independiente pone en marcha los sistemas de construcción para una operación adecuada, debe haber coordinación entre las múltiples profesiones. En este punto del proceso de construcción, cada profesión busca de manera independiente finalizar su propio ámbito de trabajo, y generalmente cada uno está presionado para concluir su labor específica en un periodo de tiempo designado. A veces, esto resulta en una desconexión entre las profesiones mecánicas y de alarmas contra incendios, que a su vez causa una interrupción durante la activación y puesta en marcha.

    El enfoque de un sistema integrado permite que aquellos individuos responsables de controlar el movimiento del aire se enfoquen en probar y equilibrar el sistema mecánico, al tiempo que los contratistas de alarmas contra incendios se enfoquen en la detección y anunciación de los eventos de alarmas. De forma muy similar a como se mencionó en el ejemplo anterior, se pueden resolver los problemas de manera más rápida y los sistemas se pueden poner en línea.

    Si nos enfocamos en la instalación de un sistema de gestión de construcción (BMS) y un sistema de alarmas contra incendios, vemos numerosas similitudes. Cada uno de estos sistemas de control está clasificado como un sistema de bajo voltaje que se comunica con sus respectivos aparatos por medio de una señalización analógica o digital. Sus métodos de cableado y materiales son similares, y con frecuencia sus respectivos equipos están ubicados en la misma área general y realizan las mismas funciones básicas, con una diferencia considerable: el sistema de alarmas contra incendios utiliza un monitor direccionable individual y módulos de control, mientras que el BAS utiliza montajes con un controlador de entrada y salida digital que se comunican con protocolos diferentes.

    ¿Por qué es importante? Debido a que el BAS aún necesita pares individuales de conductores a cada punto que esté bajo control o supervisión por el módulo de entrada y salida digital, se necesita más cable y más tiempo para la instalación.

    Crear un sistema integrado que cumpla con los códigos

    Cuando se considera laintegración de sistemas, la capacidad del BAS para controlar la función de un sistema de control de humos queda bajo el auspicio del código de construcción de la jurisdicción, que con frecuencia se basa en los códigos modelo de construcción. En gran parte de los Estados Unidos se ha adoptado el IBC, y en este artículo es utilizado como ejemplo. La sección 909 del IBC abarca los sistemas de control de humos, procedimientos para determinar los parámetros de los sistemas, métodos aceptables que pueden ser utilizados para lograr el control de humos, y los requerimientos para registrar el rendimiento real del sistema. Reconoce que el sistema de control de humos es un sistema de seguridad de vida y que debe conservar el mismo nivel alto de fiabilidad necesario para cualquier tipo de protección contra incendios o sistema de alarmas contra incendios.

    La sección 909 exige que la función del sistema de rociado o del sistema de detección de humos inicie los sistemas de control de humos, dependiendo del tipo de sistema que sea diseñado. También exige sistemas que proporcionen control de entrada o salida a los sistemas mecánicos de control de humos para cumplir con la sección 907 (Sistemas de detección y alarmas contra incendios) yNFPA 72: Código nacional de alarmas contra incendios y señalización, y declara que dichos sistemas deben estar equipados con una unidad de control que cumpla con la norma UL 864 y debe estar en la lista como equipo de control de humos.

    Los requerimientos de la norma UL 864 abarcan las unidades de control y los accesorios que se utilizan para cumplir con los requerimientos de numerosas normas de la NFPA, incluyendo la norma NFPA 72,NFPA 92A: Norma para los sistemas de control de humos, yNFPA 92B: Guía para sistemas de gestión de humos en centros comerciales, patios interiores y áreas grandes UL prueba cada sistema, y después hace una lista del equipo que cumple bajo la designación “UUKL” en el directorio de productos. El sistema de alarma contra incendios y el sistema de automatismo de edificios deben cumplir con estos requerimientos y estar en una lista para controlar el sistema de control de humos y estar configurados como un sistema integrado.

    Inspecciones y pruebas

    Los sistemas integrados necesitan tiempo suficiente para probar y verificar que la interoperabilidad del sistema esté funcionando de manera adecuada. Es importante que el ingeniero, así como el contratista instalador y los proveedores del equipo entiendan la importancia de estos requerimientos para proporcionar una instalación aprobada y que cumpla con los códigos

    Debido a la complejidad de estos sistemas y a la integración necesaria, las pruebas deben confirmar que las funciones y las secuencias operen correctamente en funciones automáticas y manuales.

    Generalmente, la inspección y las pruebas de los sistemas integrados son exasperantes y requieren bastante tiempo; con frecuencia necesitan múltiples series de repeticiones de pruebas antes de que se corrijan todas las deficiencias. Con frecuencia, esto se debe a que no se terminan a tiempo todos estos sistemas diferentes y no hay tiempo suficiente para solucionar todos los problemas antes de las pruebas finales. Cualquier cosa que pueda acelerar el proceso de puesta en marcha es benéfica para el proyecto en general.

    Una de las ventajas de utilizar el BAS como una parte integrada del sistema de control de humos es la capacidad del sistema para modificar las condiciones operativas para adaptar condiciones ambientales reales por medio del uso de variadores de frecuencia (VFDs). El diseño de los sistemas de control de humos se basa en numerosas condiciones variables, incluyendo la temperatura, las condiciones de viento, y la calidad de la construcción. Estas condiciones tienden a hacer difíciles las pruebas y los ajustes de los sistemas de control de humos , en el mejor de los casos.

    Integrar el BAS puede ayudar a reducir el estrés de las pruebas al ajustar la velocidad de ventiladores particulares por medio de una programación. En una situación de presurización excesiva de escaleras, se puede ajustar el ventilador particular para limitar su flujo de aire hacia las escaleras, que resulta en un nivel más bajo de presión que afecta las fuerzas de apertura de las puertas. De manera similar, para el rendimiento del sistema de control de humos en zonas particulares, se puede ajustar la velocidad del ventilador en cada zona, con base en la señal de la alarma contra incendios recibida del BAS.

    La desventaja de esta operación es que generalmente los controles del BAS están ubicados lejos del tablero de control de la alarma contra incendios y del tablero de los bomberos de control de humos; usualmente, estos últimos se encuentran en un centro de mando contra incendios. Los controles de BAS y los componentes del sistema usualmente están ubicados para la conveniencia del personal del edificio y el equipo de HVAC. En condiciones de pruebas, es posible que se necesite personal adicional para supervisar los controles del BAS para realizar las modificaciones necesarias.

    A pesar de que modificar la salida de los ventiladores para cada condición en las zonas de humo es un método más rápido para obtener una aprobación, también trae posibilidades de cambiar las configuraciones de manera inadecuada y de posiblemente hacer el sistema ineficaz. Se debe tener cuidado para limitar el acceso a esta programación y proporcionar procedimientos de registro para registrar cuándo y por qué se realizaron los cambios.

    Registro

    Después de que los ingenieros, contratistas, inspectores y la autoridad que tenga jurisdicción terminen todo el trabajo, se aprueba el funcionamiento del sistema integrado, el dueño recibe el costo total de su propiedad, y, finalmente, su certificado final de habitabilidad. Sin embargo, el proyecto no está terminado. Es sumamente importante que el dueño reciba y archive cuidadosamente todos los documentos del registro relacionados con el sistema integrado. Conforme envejece un edificio, las cosas cambian y se modifican los sistemas. Cuando haya cambios, los contratistas que hagan los cambios pueden utilizar los registros para conservar la interoperabilidad del sistema integrado, así como modificar los dibujos para reflejar los cambios que se realizaron. Además, se pueden volver a probar los sistemas modificados para confirmar su rendimiento modificado. Se deben incorporar los registros de la prueba con los documentos existentes de registros.

    Integrar los sistemas de protección contra incendios y de alarmas contra incendios con el BAS puede ser rentable y proporcionar un funcionamiento más eficaz. Es imprescindible que el diseño y la instalación estén bien planeados y coordinados, y que se conserve adecuadamente el sistema durante su vida útil.


    Jon Kapis es el gerente de operaciones en la oficina de Seattle de The RJA Group, y tiene más de 32 años de experiencia en la integración de sistemas de construcción y de alarmas contra incendios. Rick Lewis es un asesor jefe en la oficina de San Francisco de The RJA Group, con más de 28 años de experiencia en la industria de alarmas de seguridad y contra incendios. Craig Studer es el vicepresidente en la oficina de Chicago de The RJA Group, con más de 30 años de experiencia en asesoría para la puesta en marcha de edificios e integración de sistemas.

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