Proteger el equipamiento mecánico de una edificación, es casi tan importante como resguardar la estructura. Esto quedó de manifiesto con el terremoto, en que el 75% de los costos por concepto de reparación, según indican los expertos, se debe a daños relacionados con el equipamiento mecánico. Para evitarlo, la clave está en la aplicación del diseño sismorresistente.
El equipamiento mecánico de un edificio se compone de sistemas de energía permanentes y de respaldo, climatización, extractores de aire y sistemas sanitarios, entre otros. Éstos entregan operatividad a la estructura, convirtiéndola en un lugar habitable que permite la realización de sus distintas funciones.
Los elementos secundarios se abordan en la norma de “Diseño Sísmico de Edificios”, NCh433 of.96, de manera general, “criterios que son insuficientes, como se comprobó en distintos edificios y plantas productivas que resultaron no operativos post terremoto”, señala Christopher Rooke, gerente general de Silentium, empresa especializada en control de vibraciones y restricción sísmica de equipos. ¿Cuáles criterios? Por ejemplo, la norma establece solicitaciones de diseño de elementos no estructurales, su anclaje y la interacción con la estructura resistente, entre otros aspectos, pero no considera el caso de equipos que incorporan aisladores de vibración, ni la necesidad de incluir restrictores sísmicos. El comportamiento de un elemento no estructural anclado rígidamente a la estructura es muy distinto al de otro que incorpora elementos para el control de vibraciones. Para lo cual se encuentra en estudio retirar el capítulo 8 de la NCh433 y crear una norma independiente para el “Diseño sísmico de elementos no estructurales y sus anclajes”(ver recuadro Normativas en estudio).
Claro. Hay que asegurar la operatividad de la estructura. Para lograrlo, son dos los aspectos a considerar ante una catástrofe: facilitar la evacuación segura de los ocupantes y contar con las medidas de protección necesarias que impidan el desplazamiento de equipos.
Las variables
Así como se diseñan y construyen estructuras seguras, asimismo existen tres variables que se deberían considerar para controlar los efectos de un sismo en todo tipo de equipamiento mecánico instalado. Éstas son:
1. Control de vibraciones:
Las cañerías transportando fluidos, los equipos en funcionamiento, incluso el aire dependiendo de las velocidades, generan ruido y vibraciones. El ruido viaja por la vía aérea, mientras que las vibraciones se desplazan por las estructuras, recorriendo largas distancias, generando problemas tanto en las personas como en la misma estructura. De aquí nacen los elementos de control de vibraciones, que son seleccionados en base a la frecuencia del equipo y las características del lugar donde se emplaza. Los elementos para el control de vibraciones pueden ser de neopreno, resorte, aire comprimido o hasta por control activo, y la elección de dicho elemento varía dependiendo del nivel de reducción de transmisión de vibraciones que se requiera –las zonas sensibles o críticas requieren mayor aislación de vibraciones–, del peso del equipo y del lugar donde vaya a ser instalado (a nivel de suelo, en una losa, o sobre una estructura adicional)”, apunta Rooke. Sigamos.
2. Restricción Sísmica:
El control de vibraciones agrega un riesgo adicional. Estos elementos generan una especial vulnerabilidad en los equipos en presencia de un terremoto, ya que eventualmente pueden “entrar en resonancia” con la onda sísmica, potenciando fuertemente el desplazamiento vertical y horizontal de los equipos. La solución general para proteger el equipamiento mecánico es incorporar “restricción sísmica”, un diseño a medida de los componentes, que van desde tipos de pernos hasta topes limitadores o elementos de arriostramiento axial, que eviten que éstos se desplacen y permanezcan operativos, y cuya función es limitar el movimiento en caso de un sismo.
3. Montaje:
La tercera variable se vincula con el montaje de los equipos, en directa relación con el tipo de anclajes a las superficies. En ese sentido, la NCh 433.Of.96 Capítulo 8.5, señala aspectos complementarios que los elementos secundarios deben considerar.
“Para evitar que los pernos de anclaje queden sometidos a esfuerzos de cizalle (de corte) originados por solicitaciones sísmicas, deben disponerse elementos adicionales de fijación. En aquellos casos en que esto no resulte práctico, los pernos de anclaje deben diseñarse para resistir el esfuerzo de cizalle sísmico incrementado en un 100%. En ningún caso se aceptarán equipos sin anclaje”. Así como los elementos de control de vibraciones y restricción sísmica se diseñan en función del tipo de equipo, su peso y el lugar en donde estará ubicado, así también se definen los anclajes que unen el equipo con el elemento de control de vibraciones, y éste a la estructura del edificio. “Tienen que soportar la misma fuerza g (fuerza de gravedad) o fuerza de movimiento del sismo para mantenerse en posición”, detalla Norbert-Julius Hasenkopf, gerente comercial de Müpro Chile, empresa que fabrica sistemas de fijación. Mostramos tres casos concretos de equipamiento mecánico y su comportamiento tras el terremoto: Redes Sanitarias, Equipos y Sistemas de Climatización.
Redes sanitarias
En la infraestructura sanitaria están “las redes de tipo público, aquellas que van bajo tierra y las de tipo domiciliario dispuestas en la superficie. Si bien son sistemas que conducen agua, ya sea potable, servida, o cualquier otro flujo, se diferencian tanto normativa como técnicamente”, comenta Carlos Acevedo, ingeniero sanitario y asesor de ProCobre.
Según los expertos consultados, las redes dispuestas en superficie se comportaron bien post terremoto, a excepción de “aquellas que presentaban daño heredado del sismo del 85’, y que fueron construidas bajo normas que ya se encuentran obsoletas”, comenta Rodrigo Muñoz, gerente de operaciones de la unidad de negocios sanitarios de Constructora El Sauce S.A. En cambio, las redes sanitarias públicas enterradas, “tuvieron ciertos problemas, en particular aquellas cañerías que se encontraban confinadas dentro de un terreno que sufrió desplazamiento, generando aplastamientos y movimientos”, prosigue. Nos detenemos en estas últimas. En las cañerías enterradas, un tema asociado es el suelo.
Primero. “Cuando se realiza un diseño de red enterrada, no sólo hablamos de varios km de longitud, sino también de un recorrido por distintos tipos de suelos. En muchos casos sucede que la cánica de suelos que se estudia originalmente se hace en función de cuatro o cinco puntos, pero en el recorrido hay cambios de suelo, y es probable que la estimación no sea el fiel reflejo para un adecuado diseño, por lo que éste puede resultar defectuoso y las tuberías quedar mal dimensionadas”, prosigue Muñoz.
Segundo. “Con el movimiento del suelo, las tuberías por lo general se desmontan entre sus uniones, produciéndose problemas de embanque, es decir, una especie de tapón por el cual empieza a salir agua a través de las cámaras. Por norma se exige que la tubería enterrada esté contenida en una cama de arena o tierra y el terreno compactado por capas”, señala Acevedo.
Tercero. Se pierde la capacidad de porteo. Esto significa que el movimiento hace perder la pendiente de diseño, condición especial para las redes de alcantarillado. Por ejemplo, “una cañería de alcantarillado que funciona por gravedad, necesita de una línea recta entre cámaras de inspección y una pendiente para que escurra el agua. Luego, frente a movimientos sísmicos, el del suelo normalmente es en forma diferenciada, lo que ocasiona pérdidas de pendiente, deformaciones, roturas y aplastamientos de las tuberías”, indica Muñoz.
En el caso de las cañerías interiores en edificios, “éstas deben soportar las diferencias de movimiento, en especial si van ancladas de piso a cielo, ya que éstos se mueven de forma distinta en un terremoto, por lo que las tuberías empiezan a oscilar y terminan cayéndose”, comenta Rooke. En tal caso, “junto al elemento de control de vibraciones, es importante que la solución contemple algún tipo de restricción sísmica, es decir, un elemento que en caso de terremoto restrinja el movimiento, evitando que la cañería oscile hasta el extremo de destruirse”, señala Rooke.
¿Cómo evitarlo? “Para aquellas cañerías que van colgadas a la losa por ejemplo, es posible implementar conexiones con algún grado de movimiento, por ejemplo argollas que faciliten que la cañería se mueva tipo péndulo, y que habilitan el movimiento horizontal de manera que no se quiebren”, señala Hasenkopf. Asimismo, “se deben flexibilizar las cañerías con juntas flexibles, de manera que absorban esas diferencias de movimiento, generando conexiones elásticas entre equipos y estructuras e implementando tirantes longitudinales y transversales al recorrido de la cañería, para restringir su movimiento frente a un sismo”, prosigue Rooke.
Equipos y sistemas de climatización
El agua potable en las redes domiciliarias atraviesa por equipos. En este tipo de equipamiento se encuentran los estanques, acumuladores o boilers y las calderas, entre otras tipologías de elementos.
Tras el terremoto, “una de las fallas más recurrentes se observaron en las uniones de los acumuladores que cedieron, motivo por el cual algunos edificios se inundaron”, detalla Kiko Zettler, jefe de marketing de Anwo. Otra falencia a considerar. Generalmente, para optimizar espacio, se encuentran ubicados en las azoteas o en pisos mecánicos de los edificios, lo que aumenta la presión a la que son sometidos en caso de un sismo. Un ejemplo. “Los acumuladores tienen entradas por los lados y por la salida. Cuando se instala un acumulador en los pisos superiores, recomendamos que en su extremo superior lleve una rompedora de vacío, que es una válvula que ante un eventual corte de cañerías, esta pieza no deja salir agua pero sí aire, evitando que el equipo se deforme, como ocurrió en aquellos casos que no contaban con este elemento”, comenta Zettler.
Ahora bien, todos estos equipos son de grandes dimensiones y pesos, por lo que necesitande una plataforma sólida para ser anclados, además de cumplir con el control de vibraciones y la restricción sísmica. Los equipos en funcionamiento generan vibraciones, por lo que deben incorporar elementos aisladores de vibraciones, los que al no ser protegidos en términos sísmicos, produjeron el desplazamiento de los equipos de su base.
Dentro de los sistemas de climatización en tanto, entre los principales se encuentran los chillers, unidades manejadoras de aire o UMA s, torres de enfriamiento y ventiladores. De igual forma que los otros equipos, los sistemas de climatización “pueden verse dañados tanto por la ausencia de elementos de restricción sísmica como por la aplicación de fijaciones o anclajes frágiles, ocasionando el colapso, como ocurrió en el reciente terremoto. Otra causa de daño en equipos de climatización, es la vibración producida por las ondas sísmicas, en especial por el efecto axial a tensión, con lo cual, si los equipos de climatización no están bien soportados,sufrirán daños”, señala Hasenkopf.
Supervisión y certificación
Así como existe un proyecto de cálculo para la estructura, también es prioritario contar con uno de elementos secundarios, ya sean éstos redes sanitarias, equipos, sistemas de climatización u otros. En la práctica, mientras el Administrador de Obra es el encargado de supervisar por la calidad de la construcción, la Inspección Técnica de Obra (ITO ) es la entidad responsable de verificar que en cada una de las etapas de construcción se cumpla lo diseñado.
Asimismo. Es esencial que los elementos sismorresistentes que se incorporen para proteger los elementos no estructurales en un proyecto, posean la certificación de algún organismo externo que compruebe su potencial para resistir las fuerzas del terremoto. Sin ir más lejos, en lo que se refiere a la Certificación de Materiales, por ejemplo en lo que son redes sanitarias, para asegurar que los productos que se van a instalar cumplen con las especificaciones recomendadas por el proyecto, y cuando éstos se adquieren, la Administración de Obra debiera solicitar un Certificado de Calidad, documento que a su vez debiera exigir el “Revisor Independiente o ITO ”, señala Carlos Acevedo de ProCobre. El Grupo Técnico Sanitario de la Corporación de Desarrollo Tecnológico (CDT), se encuentra trabajando en la actualización del Manual “Recomendaciones para proyectar y ejecutar Instalaciones Sanitarias Domiciliarias”, que recomendará y entregará los atributos de los materiales.
“La fiscalización de productos hoy en día es un terreno de nadie, pues como la normativa no especifica los elementos secundarios, por lo tanto la interrogante pasa por determinar quién fiscaliza a las empresas que comercializan estas soluciones, cuál es el método de certificación y cuáles serían las sanciones asociadas a un mal diseño, o una calidad deficiente que no cumpla con la exigencias frente a un terremoto”, señala Rooke. A falta de una norma específica de este tipo de elementos, hay experiencias extranjeras posibles de poner en práctica. Por ejemplo, con pruebas en terreno y sometiendo los elementos a ensayos duros, “se debería probar el elemento con pruebas destructivas, que demuestren el resultado final. Lo que conviene en Chile es trabajar con empresas que puedan dar esa seguridad y certificación”, indica Rooke.
Considerar la incorporación de un adecuado diseño sismorresistente para los equipamientos mecánicos que nutren las instalaciones de edificios, equivale a contratar un seguro de operatividad. Hay que evitar el movimiento.
Todo en su sitio.
En Síntesis
Independiente del equipamiento mecánico que se requiera proteger, hay que contemplar la aislación sísmica para evitar el colapso y asegurar la oportuna recuperación de operaciones críticas. La tecnología existe en Chile. Lo prioritario es acceder a empresas certificadas y a una adecuada supervisión en terreno.
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