El Cubo de Agua: Equilibrio entre diseño y seguridad.

Delicadas burbujas de jabón se han agrupado en un cubo que rodea el centro acuático de los Juegos Olímpicos de Beijing, o al menos es esa la imagen que dan. En realidad, el Centro Acuático Nacional, apodado Cubo de Agua, es una robusta estructura construida íntegramente de acero que cumple con los requisitos más estrictos del código sísmico y puede resistir las tormentas de nieve de Beijing.

“Cuando vimos por primera vez el diseño del edificio, pensé, esto estará bien, estamos diseñando una piscina de natación y no hay mucho en ella que pueda arder, aunque luego aprendí que no era tan así. Hay varios puestos de consignatarios, tanto de comidas como de venta minorista. Además hay bares, clubes nocturnos y restaurantes. Todos están ubicados a lo largo de la entrada principal y de las vías de salida del edificio”, expresa la Dra. Marianne Foley, socia principal de Arup Fire de Sydney, Australia, quien tuvo a su cargo el diseño del sistema de protección contra incendios del Cubo de Agua.

“Además, no es sólo una de las sedes de los Juegos Olímpicos. Cuando finalizan las Olimpíadas, se transforma en un centro de recreación para fines múltiples. Durante el desarrollo de los Juegos Olímpicos, hay 20.000 personas dentro del edificio", expresa. Luego, la población desciende a aproximadamente 10.000.

Las medidas del edificio son de 400 por 250 pies (120 x 80 metros) y tiene una altura de 100 pies (30 metros). A fin de lograr la vista y la sensación del diseño necesario para crear el Cubo de Agua, Arup habría tenido que diseñar un edificio que no cumpliera con los estrictos códigos de edificación prescriptivos vigentes en China, tanto porque se trata de una estructura de grandes dimensiones, no certificada como resistente al fuego y construida íntegramente de acero y, debido, además, a los exclusivos materiales de construcción que se utilizaron para dar un formato artesanal a las "burbujas".

Formato artesanal del cubo
Dado que la estructura está construida íntegramente de acero, los códigos de edificación prescriptivos vigentes en China requieren que esté certificada como resistente al fuego, lo cual hubiera implicado cubrir el acero con un material a prueba de incendios.

“Para el acero, las opciones serían pulverizarlo con un spray cementoso, y ello sólo luciría como una gacha, o bien utilizar pintura intumescente. Pero hay 56 millas (90 kilómetros) de acero, así que ello hubiera sido simplemente demasiado oneroso. De modo que sabíamos desde el principio que lo que se quería era una estructura de acero desprotegida y eso era fundamental para todo el diseño del edificio", expresa la Dra. Foley.

Otro de los componentes que complicaba el diseño del sistema de protección contra incendios del Cubo de Agua era el tamaño de sus compartimientos de incendio.

“El Código Nacional de China divide a un edificio en pequeños compartimientos de incendio, como lo hacen la mayoría de los códigos, aunque esencialmente para cumplir con ello implicaba que hubiera muros de concreto hasta el fondo en la mitad de la piscina. De modo que tenía que haber un compartimiento grande y único sobre el deck de la piscina. [El segundo aspecto a tomar en cuenta] era el egreso, la distancia de recorrido hacia las salidas. Dada la gran cantidad de personas y las dimensiones del edificio, excedimos las distancias de recorrido [obligatorias] hacia una salida. Finalmente, debido a la enorme cantidad de personas, particularmente durante el desarrollo de los Juegos Olímpicos, los anchos de nuestras salidas eran inferiores a los que aprobaría el código de China", declara.

Mediante la aplicación de un diseño basado en el desempeño, Arup Fire comenzó a tomar en consideración dichos aspectos, uno por uno.

“[El Cubo de Agua] está totalmente protegido por rociadores, lo que ha implicado un desafío interesante para su diseño. Posee [sistemas] de control de humo, de manera que los incendios se mantienen en dimensiones pequeñas por medio de supresión. Usamos sistemas de control de humo para mantener al humo alejado de los ocupantes y para que nuestras principales vías de circulación mantengan condiciones de permanencia viable para que los ocupantes puedan evacuarse, lo que podría llevarles un tiempo bastante prolongado debido a que no están familiarizados con el edificio, y a que deben recorrer una vía extensa", menciona la Dra. Foley.

“Contamos con un excelente sistema de detección, mejor que los requeridos en el código de China; nuevamente para compensar las largas distancias de recorrido”, expresa.

Se dispone de sistemas de detección de humo en todo el Cubo de Agua, así como de sistemas de advertencia que emiten mensajes en los que se alerta a los ocupantes del edificio sobre alguna emergencia y se los instruye sobre cómo deben actuar.

“Es un sistema de detección de humo que está normalizado, de acuerdo con lo establecido por las normas de China para todas las áreas del edificio donde haya materiales combustibles. El sistema de detección está zonificado en función de los ventiladores de escape de humo. Obviamente, donde disponemos de detección de humo, hacemos funcionar el escape de humo correspondiente y emitimos los mensajes de evacuación apropiados", aclara la Dra. Foley.

La playa de estacionamiento de autos, ubicada debajo del edificio, cuenta con un sistema de detección de calor. Arup también colocó sistemas de detección de humo por aspiración en los huecos del techo, en los espacios entre muros de las áreas principales de la piscina y en la antesala de usos múltiples, así como debajo de sus cielorrasos, especialmente en todas las áreas altas del edificio, a fin de disponer de una detección temprana.

Los hidrantes de incendio de todo el edificio se conectan a un gran sistema de suministro de agua fijo. Los bomberos pueden conectar las mangueras a las bocas de salida de los hidrantes y se dispone de mangueras de incendios en carretes que los espectadores y las brigadas de incendio pueden utilizar, en caso de que fuera necesario. El edificio también está equipado con una gran cantidad de cañones para agua para una supresión más exhaustiva de los incendios.

 “El edificio está zonificado para que los bomberos sepan a qué área deben dirigirse cuando toman conocimiento de la existencia de un incendio. Y parte de la ventaja de estar tan abierto, y de contar con un espacio tan amplio, al menos en las antesalas de las piscina, es que se hace prácticamente obvio una vez que ingresan al lugar a dónde se dirigen”, expresa.

El egreso es otro de los aspectos en los que el Cubo de Agua se aparta de lo establecido en los códigos de China. Para una presencia de 20.000 personas en un edificio de estas dimensiones, el código de China requeriría más de 328 pies (100 metros) para las salidas.

“Contarán con 17.280 espectadores durante el desarrollo de los Juegos y con 4.000 personas más, entre funcionarios, personal, atletas y otros. [Con nuestro análisis, hemos demostrado que el Cubo de Agua requería únicamente] cerca de 223 pies (68 metros) para el ancho de las puertas de la entrada principal/nivel de salida”, dice la Dra. Foley.

Durante el desarrollo de los Juegos Olímpicos, los asientos del Cubo de Agua estarán compuestos únicamente por gradas fijas. El mayor desafío fue el diseño del modo en que las personas ingresarían y saldrían sin que se produzcan amontonamientos en ningún sector a lo largo de la ruta, que pudieran causar opresiones o inconvenientes en el desplazamiento de la multitud.

“Además, debido a que las personas están sentadas de manera escalonada en estos bancos, se encuentran a una cierta altura, por lo que asegurarnos de mantener el humo alejado de los niveles altos de los asientos mientras las personas están siendo evacuadas [se transformó en una prioridad]. Ello se logra por medio de dos elementos fundamentales, los sistemas de rociadores para mantener bajas nuestras dimensiones de incendios y los sistemas de escape de humo”, agrega.

Cómo se generan las burbujas
El elemento de diseño más distintivo del Cubo de Agua es aquel que desde el principio fue un tema inquietante para el comité de China a cargo de la aprobación del diseño. Extendida sobre la parte superior de la estructura de acero se ubica una envoltura de plástico translúcido hecha de etileno tetrafluoroetileno (ETFE). El ETFE se utiliza en determinadas áreas interiores y sobre el techo del Estadio Nacional (apodado Nido de Pájaros), también.

Este material se funde a una temperatura aproximada de 520ºF (270ºC).

“No es un material incombustible, no es un material combustible. Está en un punto intermedio. Ello hace que sea difícil justificar su uso. Para el estadio, dado que dicho material se utiliza en el techo, está bien, porque si se produce un incendio en el techo, el ETFE se fusiona, y queda un espacio abierto. Se liberará el humo, y el espacio será aún más seguro", expresa el Dr. Ming Chun Luo, director técnico de Arup Fire de Hong Kong.

"Para el Cubo de Agua, este material se ha aplicado tanto en los muros como en el techo, lo cual es correcto. Pero entre estos, hay separaciones que también usan dicho material, y ello es lo que causa un problema, dado que si se produce un incendio, no disponemos de una separación entre los dos grandes espacios. Básicamente, no contamos con una separación de incendio en ninguna de las áreas interiores de estos edificios, exceptuando las salas de entrenamiento o las oficinas. No tenemos una separación de incendio con las áreas públicas", expresa.

Sin embargo, cuando Arup llevó a cabo el análisis de ingeniería de incendios, la compañía pudo demostrar que el riesgo por el uso del material era de un nivel aceptable.

“Obviamente, dado que se trata de un plástico, tiene ciertas características que no son particularmente agradables cuando se quema, lo cual es cierto para la mayoría de los materiales. La ventaja del ETFE es que el material es realmente delgado, de manera que, si bien el incendio podría abarcar una gran área, no sería tanto el material [que se vería involucrado]”, menciona Foley.

Los espacios del edificio son tan amplios que, si se produce un incendio en un lugar suficientemente próximo a la fachada, el ETFE se fundirá, permitiendo la ventilación del edificio hacia el exterior, expresa.

El análisis de ingeniería de incendios llevado a cabo por Arup demostró que es posible incluir interesantes alturas nuevas en el diseño arquitectónico y que las personas pueden disfrutar de una experiencia única en un entorno seguro contra incendios.