Explorando el concepto de uso de ascensores para ayudar en la evacuación de edificios muy altos

Se examinan los procedimientos de los edificios existentes y se hacen sugerencias para futuros planes de evacuación.

Este artículo se presentó por primera vez en el Sexto Simposio sobre tecnologías de ascensores y escaleras mecánicas, www.liftsymposium.org.

Los tiempos de evacuación para edificios muy altos, ya sea para una evacuación planificada, emergencias por incendio o no relacionadas con incendios, pueden ser extremos. Este artículo explora el concepto de usar ascensores para ayudar en la evacuación de edificios altos y analiza las principales consideraciones para los diseñadores de edificios.

A medida que los edificios se hacen más altos, es necesario considerar la seguridad de los ocupantes durante la evacuación. El esfuerzo físico necesario para bajar más de 100 tramos de escaleras y, en algunos casos, durante más de 2 horas, puede ser un gran desafío para muchas personas. Este esfuerzo físico inesperado, sumado al estrés de evacuar un edificio durante una emergencia, puede provocar cansancio, lesiones físicas o mentales y la muerte.

El diseño de edificios y sistemas completos de ascensores para resistir los efectos del fuego, el humo, el agua y la pérdida de energía puede resultar muy costoso en términos de equipamiento y en la potencial pérdida de área rentable. Sin embargo, dependiendo de la estrategia de seguridad contra incendios y de vida de un edificio determinado, es posible que una emergencia no requiera la evacuación simultánea de todos los ocupantes; por lo tanto, es posible que la evacuación por ascensor no sea necesaria en todos los niveles de un edificio y no requiera el uso de todos los ascensores.

Introducción

Si bien los diseñadores deben considerar la evacuación segura de los ocupantes de todos los edificios, la evacuación por escaleras convencional de edificios altos y muy altos puede ser peligrosa. Los diseñadores han estado considerando el uso de ascensores para ayudar a la evacuación de edificios altos durante algún tiempo; primero, como una cuestión de código para permitir la salida segura de todas las personas, incluidas las personas con discapacidades y, en segundo lugar, como un medio para reducir el tiempo total de evacuación y el riesgo de lesiones a los evacuados.

La premisa para la mayoría de los edificios es que no se deben usar ascensores en caso de incendio y que debe haber suficientes escaleras de evacuación para garantizar una evacuación segura de todos los ocupantes del edificio. La pregunta es: ¿este modelo de diseño actual satisface mejor las necesidades de los ocupantes de edificios muy altos?

Hay dos problemas principales con la evacuación de escaleras: ¿el número de tramos de escaleras causa estrés físico indebido a los evacuados, considerando su tamaño, edad y condición ambulatoria general, y el tiempo requerido para evacuar por las escaleras conduce a fatiga y causa problemas físicos indebidos? y estrés mental?

Las escaleras de evacuación siempre serán un requisito esencial para el diseño de seguridad de los edificios, ya sea como único medio de evacuación del edificio o como respaldo a otros medios de evacuación. Dicho esto, existen beneficios obvios de usar ascensores para ayudar en la evacuación cuando es seguro hacerlo.

Si se van a utilizar ascensores para ayudar a la evacuación segura de edificios, se debe lograr la cooperación entre todas las personas responsables del diseño de un edificio, incluido el cliente, el arquitecto y los ingenieros, y se requerirá el consentimiento de la autoridad local de incendios o del departamento de control de edificios. . La incorporación de ascensores en la estrategia de evacuación de un edificio debe, por lo tanto, comenzar en las primeras etapas de viabilidad y diseño conceptual del edificio. Este artículo considera las opciones disponibles para la evacuación de edificios muy altos mediante el uso de ascensores y escaleras, y analiza los problemas de diseño, las soluciones técnicas y los beneficios, en términos de tiempo de evacuación y bienestar de los evacuados.

Fondo

A medida que los edificios se han vuelto más altos, la necesidad de considerar el acceso eficiente y seguro dentro y alrededor de los edificios y la salida de los edificios en todo momento y para todas las personas (incluidas las personas con discapacidades) se ha vuelto cada vez más importante. Ha habido discusiones técnicas, reuniones de especialistas, simposios y una gran cantidad de documentos escritos a lo largo de los años que brindan una comprensión de los problemas que se pueden encontrar y las soluciones que se deben encontrar si alguna vez se van a utilizar ascensores para ayudar a la evacuación general de los edificios.

A lo largo de la década de 1990, la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos, la Asociación Nacional de Protección contra Incendios (NFPA) y el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) llevaron a cabo talleres para los cuales se enviaron documentos para ayudar en la discusión sobre la evacuación de incendios mediante ascensores. En ese momento, el consenso en general no estaba a favor, ya que había un gran escepticismo sobre la seguridad de los usuarios, principalmente debido a una serie de desastres bien documentados, en los que personas habían muerto mientras usaban ascensores durante incendios de edificios. La mayoría de los problemas discutidos fueron técnicos e incluyeron fallas de la máquina, confiabilidad de las fuentes de alimentación, ascensores que atraviesan zonas de fuego y humo, exposición al agua y operación inadecuada, todos los cuales se han abordado desde entonces y pueden plantear pocos o ningún problema para el diseño actual. ingenieros.

Quedaba otra preocupación importante, y un estudio de 1997 realizado por So, Lo, Chan y Liu, [1] considerando el problema del comportamiento humano al evacuar los incendios de edificios concluyó que se deberían realizar más investigaciones sobre el tema. El ataque sin precedentes al World Trade Center (WTC) en 2001, que provocó el colapso de los edificios 1, 2 y 7 del WTC en menos de 2 horas. ya la muerte de 2,752 personas ha impulsado más estudios sobre el comportamiento humano en emergencias por incendios. Es poco probable que el desastre pudiera haberse evitado con mejores medidas de diseño, pero el gran tiempo que les tomó a los evacuados escapar del edificio es una cuestión de diseño de seguridad humana y ha sido objeto de muchos estudios desde el desastre de 2001. Egan [2] descubrió que la fatiga se experimentaría en aproximadamente 5 minutos, y Pauls [3] descubrió que la velocidad promedio de evacuación sería de un piso cada 16 s.

Las investigaciones sobre la evacuación del WTC 2 han mostrado tiempos superiores a 60 s. por piso. Uno de los problemas es que, a medida que comienza la fatiga, los evacuados se detendrán para descansar y causarán bloqueos en la escalera de escape, lo que aumentará los tiempos de evacuación para todos.

El comportamiento de los seres humanos bajo la actividad estresante de evacuar edificios en emergencias de incendios reales es algo que ha sido muy difícil de modelar o predecir. Sin embargo, la evacuación del complejo del WTC después de los eventos del 9 de septiembre ha presentado a los estudiantes e investigadores una excelente comprensión de los factores que ayudan y obstaculizan la salida dentro del entorno del edificio de gran altura.

Ha habido muchos trabajos de investigación sobre el comportamiento humano en incendios y muchos fueron encargados después del 9 de septiembre para abordar los problemas planteados por la evacuación del complejo WTC. Desde 11, el Simposio Internacional anual sobre el comportamiento humano en el fuego ha brindado a los estudiantes e investigadores una plataforma para presentar su trabajo y para que los delegados debatan los problemas planteados por la investigación.

Progreso

Se ha avanzado mucho y ahora se sabe más sobre el comportamiento de las personas en situaciones de emergencia por incendio y sobre el comportamiento probable de las personas durante una evacuación. Como tal, más personas están comenzando a ver los enormes beneficios que se pueden obtener al diseñar sistemas de elevación para operar en emergencias de incendio y para ayudar en el proceso de evacuación.

El diseño y la gestión de ascensores cuesta más en términos de gastos de capital tanto para las fases de diseño como de construcción de un edificio, pero también puede conducir a una reducción en el rendimiento de los ingresos, debido a una probable reducción en el área alquilable neta debido a los requisitos de espacio adicionales. de ascensores, espacios de refugio y los otros aspectos del diseño de edificios. Como tal, todas las partes involucradas con el diseño (incluido el cliente y el arquitecto) necesitan consentimiento para que el concepto de seguridad de vida mejorada a través de tiempos de evacuación reducidos se convierta en una realidad.

Desde el 9 de septiembre, muchos edificios se han diseñado y construido con el uso de ascensores para ayudar en la estrategia de evacuación, y muchos más han sufrido cambios en su estrategia original de seguridad humana para permitir el uso de ascensores. Uno de esos desarrollos es Petronas Towers en Kuala Lumpur, cuya estrategia de evacuación ha cambiado desde que el edificio entró en servicio por primera vez.^{[ 4 ]}

Este artículo investiga la estrategia de evacuación de varios edificios muy altos, incluidas las Torres Petronas, y analiza el uso de ascensores para ayudar en la evacuación y la seguridad de la vida en ellos. Finalmente, establece los principios generales de diseño y los problemas que deben superarse cuando se utilizan ascensores para ayudar a la evacuación de edificios muy altos.

Estudio de edificio existente

Aunque la evacuación por ascensor no siempre fue una prioridad de diseño, el uso de ascensores para ayudar a la evacuación de edificios en caso de incendio y emergencias no relacionadas con incendios se ha vuelto cada vez más común en los últimos años. Muchos de los edificios altos y muy altos de hoy utilizan ascensores para ayudar en el proceso de evacuación de alguna manera. Una nota técnica reciente del NIST en los EE. UU. Exploró la estrategia de evacuación de 12 edificios de gran altura y proporcionó una discusión en profundidad de seis de ellos.

Este estudio considera cuatro de los edificios discutidos en el documento del NIST, tres de los cuales han tenido el título de "edificio más alto del mundo". Los cuatro edificios tienen más de 450 m de altura y, como tales, están clasificados como edificios muy altos.

Torres Petronas

La construcción de las Torres Petronas se completó en 1998 y su altura de 451.9 m lo convirtió en el edificio más alto del mundo en ese momento. Los edificios son principalmente espacio de oficinas con un solo inquilino, Petronas Chemicals Group, que ocupa una torre y la otra se alquila a varios inquilinos. Una característica única de las torres es el enlace del puente contiguo en los niveles 41 y 42.

La estrategia de seguridad contra incendios y vida para las Torres Petronas se diseñó para cumplir con BS 5588: Parte 5. Sin embargo, el código de práctica (COP) de los Estándares Británicos (BS) que brindaba orientación sobre los medios de escape para las personas discapacitadas era BS 5588 : Parte 8, que desde entonces se ha retirado en el Reino Unido, pero que a menudo todavía se hace referencia en otras partes del mundo. La COP reconoció el uso de ascensores para la evacuación de personas con discapacidad y brindó orientación sobre espacios de refugio, estrategias de evacuación y ascensores.^{[13 y 14]}

La estrategia de evacuación para personas con discapacidades es esperar en un espacio de refugio designado adyacente a un elevador de extinción de incendios (u otro elevador adecuado para uso de evacuación) y / o una escalera de escape y esperar la evacuación asistida por la administración del edificio o el servicio de bomberos. La estrategia de evacuación para personas con discapacidades dentro de las Torres Petronas es como se describe en BS 5588: Parte 8 y proporciona espacio de refugio en todos los niveles. Los ascensores de extinción de incendios se utilizan para evacuar a las personas con discapacidad que esperan antes de que llegue el servicio de bomberos.

La estrategia de evacuación para personas sanas ha cambiado desde que se abrieron las Torres Petronas. En ese momento, la estrategia requería que los ocupantes debajo del enlace del puente (nivel 41) usaran las escaleras de escape a la seguridad y que los ocupantes por encima del enlace del puente usaran las escaleras de escape para llegar al nivel 41, luego cruzaran el enlace del puente y usaran los ascensores en la torre adyacente a la seguridad. En ese momento, no se consideró un incidente que requiriera la evacuación simultánea de ambas torres. Después del 9 de septiembre, la estrategia cambió para tener en cuenta la evacuación simultánea de ambas torres.

Hoy en día, los ocupantes sobre el puente de enlace usan escaleras para llegar a los niveles 41 y 42, donde se encuentran disponibles elevadores lanzadera de dos pisos para transportar a los evacuados al piso y al entrepiso y a un lugar seguro. No se sabe si los ascensores lanzadera tienen características de diseño especiales que permitan su uso cuando el incendio es local a los ascensores, o si, en este caso, los ascensores se apagan y la evacuación se revierte a las escaleras oa la otra torre.

Taipei 101

Taipei 101 es un edificio de oficinas que también alberga tiendas, un centro de conferencias y restaurantes. La construcción se completó en 2004, cuando Taipei 101 se convirtió en el último edificio en reclamar el título del edificio más alto del mundo.

Los diseñadores de Taipei 101 originalmente planearon la evacuación tradicional por escaleras, pero una evacuación realizada antes de la finalización tomó aproximadamente 2 horas. completar. Conscientes de la investigación realizada después del 9 de septiembre, las autoridades decidieron intentar otra evacuación, pero esta vez con los ascensores de pasajeros en servicio. La evacuación mediante ascensores y escaleras duró 11 min.^{[ 5 ]}

La decisión de incluir la evacuación por ascensor en la estrategia de evacuación de Taipei 101 se tomó después de las etapas finales de diseño y construcción, por lo que solo se pudieron realizar modificaciones limitadas para mejorar la confiabilidad y el funcionamiento seguro de los ascensores. Sin embargo, las características mejoradas solo se aplicaron a ascensores especiales de emergencia / servicio y extinción de incendios.^{[ 5 ]}

El edificio fue diseñado con áreas especiales de refugio cada ocho pisos para permitir que las personas que no podían usar las escaleras para esperar en un área protegida contra incendios fueran evacuadas por medio del servicio / evacuación especial o elevadores de extinción de incendios.^{[ 4 ]} Los ascensores de extinción de incendios y evacuación / servicio especiales son los únicos ascensores utilizados en una emergencia de incendio; todos los demás ascensores, incluidos los principales ascensores de pasajeros, están cerrados. Aunque se desconoce la estrategia de evacuación completa, se afirma que hay áreas de refugio y ascensores disponibles para ayudar en la evacuación de todas las personas que no pueden usar las escaleras, que pueden estar dirigidas a personas con discapacidades pero no descartan a otros ocupantes. Los diseñadores consideraron la evacuación mediante ascensores para personas que tienen dificultades para utilizar las escaleras, aunque esta estrategia no pudo cuantificar con precisión el número de personas que podrían necesitar utilizar los espacios de refugio y ascensores.

Centro financiero mundial de Shanghái (SWFC)

SWFC en Shanghai es un desarrollo de uso mixto que consta principalmente de oficinas, un hotel y un centro de conferencias. La construcción se completó en 2007 y, aunque la intención del diseño había sido construir una torre de 510 m de altura, debido a restricciones en la altura del techo, el edificio se construyó a una altura final de 492 m.^{[ 4 ]}

SWFC fue diseñado para superar el código chino de 1995 para el diseño de protección contra incendios de edificios altos (GB 50045-95), que requería un piso de refugio cada 15 pisos. Su diseño incluyó un piso de refugio cada 12 pisos.^{[ 6 ]}

Se diseñaron originalmente dos ascensores especiales para servir a la plataforma de observación en la parte superior de la torre, pero se modificaron para permitir la evacuación de cada uno de los pisos del refugio en caso de emergencia. [6] Los ocupantes con discapacidades y otros ocupantes que no pueden usar las escaleras para llegar al piso del refugio deben esperar junto a uno de los ascensores de extinción de incendios para que la administración del edificio o el servicio de bomberos los evacuen.^{[ 7 ]}

Las áreas de refugio tienen dos propósitos: los evacuados pueden esperar y descansar en un lugar seguro antes de continuar su viaje a pie, o pueden esperar un ascensor para transportarlos directamente a la planta baja. La evacuación por ascensor es una estrategia gestionada: se da prioridad a las personas con discapacidad y a otras que tienen dificultades para gestionar la evacuación por escaleras convencional.^{[ 7 ]}

Burj Khalifa

El Burj Khalifa es una torre de uso mixto en el centro de Dubai que incorpora oficinas, un hotel y apartamentos residenciales. La construcción de la torre se completó en 2009 a una altura de 828 m, lo que lo convirtió en el edificio más alto del mundo desde esa fecha. El edificio se abrió al público en 2010. Fue construido según IBC: 2003 y según el código de seguridad personal y contra incendios NFPA 101 y fue diseñado para el uso de algunos ascensores para ayudar en el proceso de evacuación. Una evacuación completa del edificio utiliza 10 de los 58 ascensores instalados en el edificio.^{[ 4 ]}

Burj Khalifa tiene 163 pisos y espacios de refugio presurizados y totalmente protegidos contra incendios en los niveles 43, 76 y 123. Se espera que los ocupantes salgan de los pisos afectados por el fuego por las escaleras de emergencia y caminen hasta uno de estos espacios de refugio, donde serán transportados Vía ascensores hasta piso de salida y seguridad.^{[ 4 ]} La información de diseño indica que el tiempo total de evacuación estimado utilizando una combinación de escaleras y ascensores es de 90 minutos, con el 55% de los 19,000 ocupantes utilizando escaleras y el 45% utilizando ascensores.^{[ 7 ]}

Resumen de la estrategia de evacuación de edificios existente

Los edificios mencionados anteriormente usan ascensores para ayudar en la estrategia de evacuación, pero cada uno los usa de una manera ligeramente diferente. La estrategia de evacuación de las Torres Petronas es diferente para los ocupantes de las zonas superior e inferior del edificio. Se espera que los ocupantes de los pisos inferiores usen las escaleras para llegar a la salida del edificio, mientras que los ocupantes de los pisos superiores al nivel 42 usan las escaleras para llegar al nivel 42 antes de trasladarse a los elevadores de lanzadera.

Taipei 101 tiene elevadores de evacuación / servicio especial para transportar a los evacuados desde las áreas de refugio ubicadas cada ocho pisos hasta el piso de salida principal. Los ascensores fueron diseñados para evacuación después de las etapas de construcción, por lo que solo se pudieron realizar modificaciones limitadas para mejorar la confiabilidad. Como tal, se desconoce si los ascensores disponibles proporcionan capacidad suficiente para el número esperado de usuarios.

Al igual que Taipei 101, SWFC tiene ascensores de evacuación especiales para transportar a los evacuados desde las áreas de refugio hasta la salida principal, pero, en este caso, las áreas de refugio son cada 12 pisos. SWFC tiene solo dos ascensores diseñados para ayudar en la evacuación, por lo que es poco probable que la estrategia de evacuación tenga en cuenta a todos los ocupantes.

Burj Khalifa utiliza 10 ascensores para ayudar en la evacuación de la torre. Operan entre tres pisos de refugio especialmente diseñados y la salida principal. Los ocupantes utilizan las escaleras para llegar a los pisos de refugio más cercanos, donde esperan ser evacuados en ascensor. Se desconocen el diseño del edificio y la configuración del ascensor de evacuación, pero el 45% de los ocupantes evacuados por ascensor [7] equivale a 8,550 personas.

Problemas de diseño

General

Independientemente de si la estrategia de evacuación del edificio prevé la evacuación de todos los ocupantes o solo para las personas discapacitadas y lesionadas, los ascensores utilizados para ayudar en la evacuación deberán estar especialmente diseñados para tal fin y deberán instalarse en un núcleo protegido contra incendios y humo.

Operación segura y confiable

Muchos estudios han considerado los problemas de diseño relacionados con el uso seguro de ascensores en una emergencia por incendio. Un estudio muy temprano en este sentido fue el de So, et al (1997), quienes enumeraron una serie de áreas de preocupación que necesitaban más investigación si alguna vez se iban a utilizar ascensores como parte de un plan de evacuación.^{[ 1 ]} A continuación se analizan las áreas de preocupación.

El peligro de falla de la máquina puede ser provocado por: pérdida de energía, falla del equipo no relacionada con el fuego o daño al equipo relacionado con el fuego, y puede ocurrir si los ascensores están en servicio normal o en modo de extinción de incendios o evacuación. Con un ascensor sin protección, ciertamente habría un mayor riesgo de falla durante un incendio en el edificio; el problema principal aquí es tratar de minimizar el riesgo de falla mediante un buen diseño.

Un edificio y una instalación de ascensor diseñados y construidos de acuerdo con los requisitos de BS 9999 (2008) y BS EN 81-72 (2015) deben tener un riesgo reducido de pérdida de energía o falla de la máquina debido a los efectos del fuego, el humo o el agua. . Este COP recomienda que las salas de máquinas se construyan dentro de los pozos de extinción de incendios, definiendo un pozo de extinción de incendios como "un recinto protegido que contiene una escalera de extinción de incendios, vestíbulos de extinción de incendios y, si se proporciona, un ascensor de extinción de incendios junto con su sala de máquinas". Al considerar la posible falla de la fuente de alimentación principal, el COP recomienda el uso de una fuente de alimentación de respaldo de una fuente alternativa. Dicha fuente podría ser una subestación separada o un suministro impulsado por generador.

Las investigaciones muestran que los ascensores tienen una tasa de avería probable de uno cada 62-1 / 2 días, lo que equivale a una avería cada 90,000 min.^{[ 10 ]} La probabilidad de una avería en 10 min. El período de evacuación, por lo tanto, se consideraría 9,000: 1. Dado que se trata de equilibrar la posibilidad de que el humo se filtre hacia el pozo de extinción de incendios con la posibilidad de que el ascensor se rompa, se podrían implementar dos medidas de control simples que reducirían el riesgo. Primero, la tasa de averías podría mejorarse empleando un programa de mantenimiento más riguroso para los ascensores que pueden utilizarse para la evacuación. En segundo lugar, al monitorear las señales de humo dentro del pozo de extinción de incendios, el ascensor podría ser forzado al piso de evacuación y fuera de servicio a las primeras señales de peligro;^{[ 9 ]} en este caso, la evacuación se revertiría únicamente a las escaleras.

La obstrucción del servicio de bomberos solo se convertiría en un problema si los ascensores de extinción de incendios se usaran como los principales ascensores de evacuación. Como se mencionó anteriormente, los ascensores de extinción de incendios se pueden usar antes de que el servicio de bomberos llegue al sitio para ayudar en la evacuación de las personas discapacitadas. Una vez que llegue, tomará el control del ascensor y la operación de ayudar a las personas lesionadas y discapacitadas a salir del edificio.

Se recomienda que, en línea con la COP actual, la estrategia de evacuación solo considere el uso de elevadores de extinción de incendios para personas lesionadas y personas con discapacidad. Si la estrategia de evacuación requiere el uso de ascensores para la evacuación de otros ocupantes, entonces se deben utilizar ascensores diseñados para el propósito específico de evacuación. En este caso, se reduce el riesgo de impedir que el servicio de bomberos cumpla con su deber.

La evacuación de un edificio puede requerir que muchas personas sean transportadas desde pisos específicos del edificio hasta un nivel de salida en muy poco tiempo. Los grupos de ascensores normalmente no están configurados para este tipo de tráfico y pueden tener una configuración y operación inadecuadas para ellos.

Para los edificios de oficinas, los principales ascensores de pasajeros generalmente están configurados para proporcionar un rendimiento aceptable durante los picos de la mañana o del almuerzo, en los picos de subida y de ida y vuelta, respectivamente. Los sistemas de ascensores para hoteles y edificios residenciales también pueden configurarse para un rendimiento aceptable durante picos bidireccionales, pero en diferentes momentos del día. En todos los casos, la configuración del elevador se diseñará para un período pico de operación que no sea la evacuación.

Esto no significa que los ascensores no puedan configurarse teniendo en cuenta la evacuación o que el sistema de control no pueda incorporar un software de evacuación adecuado. Cualquiera que sea la configuración de ascensores que se utilice finalmente para ayudar a la evacuación, será necesario realizar cálculos para comprender el tiempo de evacuación probable cuando se utilizan ascensores.

Los ascensores utilizados durante una emergencia de incendio podrían estar expuestos a los efectos del fuego al pasar por zonas de peligro. Una solución para evitar que entre humo en el núcleo protegido contra incendios o en el eje de elevación sería presurizar el núcleo y / o el eje de elevación. La necesidad y el alcance de la presurización dependerían de la estrategia de evacuación, la disposición del edificio y la configuración del ascensor, pero, en todos los casos, los ascensores de evacuación, los vestíbulos de los ascensores y las áreas de refugio deben protegerse contra el humo y los efectos del fuego de la misma forma que cualquier otro. otra ruta de escape o escalera.

Todos los ascensores utilizan circuitos eléctricos, en la cabina del ascensor, en el hueco del ascensor y en la sala de máquinas, y como tales, deben protegerse de la exposición al agua. El agua de los sistemas de rociadores y directamente de las mangueras de servicio contra incendios podría causar fallas eléctricas si se permite que ingrese al hueco del ascensor o al cuarto de máquinas. Los elevadores de extinción de incendios están diseñados para evitar que el agua ingrese al hueco del elevador por rampas o cárcavas, y para detectar y eliminar el agua que ingrese al hueco del elevador mediante bombas de sumidero o desagües en el foso del elevador. Además, el cableado y el equipo deben protegerse contra los efectos del agua instalándose en un mínimo de envolventes con clasificación IPX3.^{[ 16 ]}

Generalmente, los ascensores de pasajeros no están diseñados para operar en presencia de agua, y se deben instalar características adicionales para garantizar que el agua ocasional de los sistemas de prevención de incendios del edificio no afecte la confiabilidad de los ascensores que se utilizarán para la evacuación. Se debe considerar el diseño de sistemas de protección contra incendios que no requieran rociadores en los huecos de los ascensores, vestíbulos y rampas de ascensores, y se deben instalar cárcavas en lugares convenientes para evitar que entre agua en el vestíbulo y el pozo del ascensor. Evitar que el agua ingrese al vestíbulo del ascensor y al hueco del ascensor sería una mejor solución que proporcionar la protección contra el agua antes mencionada para los ascensores de extinción de incendios, pero es poco probable que se puedan garantizar los métodos de prevención, por lo que también se requerirá un nivel de protección.

Otro punto de preocupación no técnico fue planteado por So, et al (1997), quienes previeron problemas relacionados con la compleja reacción psicológica de los evacuados ante un incendio en un edificio y una evacuación forzada del edificio. Los evacuados pueden sufrir una incapacidad para comprender y seguir las pautas de evacuación en el entorno estresante de una emergencia por incendio. Aparte del estrés, la ansiedad y el posible pánico que pueden experimentar los evacuados cuando se activa la alarma de incendio, es probable que tengan dificultades para llevar a cabo cualquier rutina de evacuación planificada previamente. Existe un teorema reconocido de que las personas necesitan información para evitar la aparición del pánico. Las investigaciones en el campo del comportamiento humano en los incendios han demostrado que el pánico no es inevitable y que la información clara y precisa puede ayudar a las personas a mantener la calma.^{[ 11 ]}

Entonces, et al (1997) estaban preocupados por la operación de ascensores en una evacuación y sugirieron que los sistemas de control de ascensores con “visión por computadora” serían mejores y que los sistemas modernos eran más que capaces de realizar este tipo de operación. Desde este enfoque, parecería que abogaban por algún tipo de control de multitudes mediante la operación de control de ascensor con visión ajustada.

Este concepto no solo es posible, sino que dicho equipo está disponible y es adaptable para su uso en sistemas de control de ascensores. Se recomienda que todos los sistemas de control de evacuación utilicen un tipo de sistema de alerta de incendio de información para pasar la información del estado de la evacuación y el ascensor a los evacuados que esperan en los pisos superiores para detener el inicio del pánico.^{[ 9 ]} Esto no significa que la operación de evacuación deba ser automática o cualquier otro tipo de control, solo que el progreso de la operación de evacuación y elevación debe estar disponible de manera visual y audible para los ocupantes del edificio que esperan ser evacuados.

Configuración de elevación

General

Cada uno de los edificios existentes que se presentan aquí utiliza una estrategia diferente para la evacuación, y cada estrategia requiere un número diferente de ascensores para satisfacer la demanda esperada. Sin embargo, algunos de esos edificios tenían una estrategia de evacuación diferente en la etapa de diseño que la que tienen hoy en día y, como tal, no está claro si los ascensores tienen características de diseño suficientes para garantizar un funcionamiento confiable o para asegurar su uso en todos los aspectos. tipos de emergencia.

Es importante que la estrategia se establezca al principio de la vida útil del diseño del edificio y que se pueda cumplir con la configuración del ascensor existente. De lo contrario, es posible que se requieran ascensores adicionales. Los ascensores adicionales significan un área menos rentable y podrían afectar la viabilidad del proyecto.

La configuración de ascensor correcta para ayudar a la evacuación de cualquier edificio dado puede ser inapropiada para otro edificio y dependerá del tipo y uso del edificio individual y la disposición de ascensor existente.

Los problemas de diseño que deben superarse para que los ascensores proporcionen un funcionamiento seguro y fiable durante la evacuación de un edificio y el rendimiento del ascensor durante el modo de evacuación se han analizado aquí. La solución correcta es aquella que proporciona suficiente capacidad de elevación para satisfacer las necesidades de la estrategia de evacuación y un diseño robusto que garantiza que se cumpla cada uno de los problemas de diseño.

Rendimiento de elevación teórico

La Tabla 2 muestra una disposición de ascensor para un edificio alto típico. Se han realizado cálculos de alto nivel para determinar cuántos y qué tipo de ascensores se requieren para satisfacer la demanda esperada, dada la ocupación en la tabla. Las zonas bajas, medias y altas son atendidas por ascensores de dos pisos, el vestíbulo del cielo por ascensores lanzadera de dos pisos y las zonas de gran altura con elevadores de un piso. La Tabla 3 contiene resultados de alto nivel para la disposición típica del edificio declarada y para una demanda supuesta del 12% durante un período pico.

Suponiendo que los ascensores para el edificio alto típico anterior cumplan con los requisitos de rendimiento para el tráfico pico ascendente y bidireccional, es casi seguro que proporcionarán capacidad suficiente para el tráfico pico descendente; La evacuación se puede considerar una forma de demanda de baja demanda. Una posible estrategia de evacuación para un edificio de este tipo sería que todas las personas que se encuentran debajo del vestíbulo elevado usen las escaleras y que todos los ocupantes de la zona de gran altura usen las escaleras que conducen al vestíbulo del cielo en los niveles 49 y 50, y desde allí, use los elevadores de lanzadera para salir del edificio. Si asumimos el peor de los casos de una evacuación total (1,920 personas) de la zona de gran altura y que la demanda de evacuación será del 100% del tráfico descendente, el tiempo de ida y vuelta (RTT) y la capacidad de manipulación de una disposición de ascensor determinada puede ser determinado por:^{[ 8 ]}

RTT =                                                                                                                                                                           (Ecuación 1)

La ecuación 1, presentada por Barney, [8] es para un elevador de dos pisos con múltiples paradas. Sin embargo, si asumimos que los elevadores de lanzadera viajarán entre dos paradas establecidas, podemos afirmar que cada viaje incluiría solo una parada, con un período de carga, un período de descarga y dos viajes de alta velocidad entre la planta baja y el cielo. vestíbulo. La ecuación RTT se puede simplificar para la evacuación manual propuesta y convertirse en:

Lanzadera RTT sky lobby) =
                                                                                             (Ecuación 2)

donde S = número medio de paradas; P = número medio de pasajeros; t_T = tiempo de viaje de un solo viaje, que se puede calcular mediante la cinemática para cada viaje hacia y desde el vestíbulo del cielo; t_S = tiempo, asociado a cada parada: (tiempo de apertura de puerta + tiempo de cierre de puerta + retardo de inicio); y T_P = período de tiempo para que un solo pasajero entre o salga del automóvil.

Usando la Ecuación 2, con capacidad nominal por carro (CC) = 24 personas; número medio de pasajeros por coche (P) = 24 X 0.8 = 19.2; y el tiempo promedio de transferencia de pasajeros (t_p) = 0.8 s .:

RTT (lanzadera del lobby del cielo) = (2 X 40) + (1 + 1) (1.9 + 2.9 + 0.5) + (2 X 19.2 X 0.8)

RTT (transbordador del vestíbulo del cielo) = 121.32 s.

INT (transbordador del vestíbulo del cielo) = RTT / sin ascensores = 121.32 / 4 = 30.33 s.

Número de viajes = ocupación de gran altura / personas por viaje (2P) = 1920 / 38.4 = 50

Tiempo de evacuación (zona de gran altura) = (INT X número de viajes) / 60

Tiempo de evacuación (zona de gran altura) = (30.33 X 50) / 60 = 25.275 min.

El cálculo es muy simplista pero da una idea de las posibilidades de utilizar ascensores para la evacuación. Los ascensores de ejemplo son ascensores de lanzadera diseñados para cumplir los objetivos de rendimiento para el pico de la mañana y, en teoría, podrían evacuar la zona total de gran altura en aproximadamente 25 minutos.

El ejemplo de edificio alto anterior puede tener una estrategia de evacuación que también requiera el uso de ascensores para personas en las zonas de altura media o alta, para lo cual habría numerosas opciones para ejecutar la evacuación. Cada opción requeriría considerar el diseño de los ascensores, el entorno del edificio en el que operan los ascensores y el desempeño del grupo en modo de evacuación.

Diseño de ascensores

Control

Es necesario tomar una decisión sobre si los ascensores deben operar con control normal, bajo control de gestión o con algún control de evacuación especial y personalizado. El COP actual para referencia a los medios de escape para personas discapacitadas es BS 9999 (2008), el COP para el diseño, gestión y uso de edificios. La COP recomienda adoptar una estrategia de gestión para la evacuación y sugiere que los ascensores utilizados para ayudar a la evacuación de las personas discapacitadas se utilicen bajo la dirección y el control del gerente de seguridad contra incendios.^{[ 15 ]} El COP anterior (ahora retirado) para los medios de escape para personas discapacitadas, BS 5588: Parte 8, también recomendó adoptar una estrategia de gestión para la evacuación y evitar el funcionamiento automático de los ascensores.^{[ 14 ]}

Vestíbulos de ascensores

Los vestíbulos de los ascensores y las áreas de refugio deben considerarse núcleos protegidos contra incendios con acceso a las escaleras de escape y con un riesgo mínimo de infiltración de fuego y humo. Deberían incorporarse sistemas de alerta de incendios en las áreas de refugio y los vestíbulos de los ascensores para proporcionar información actualizada sobre el estado de llegada y salida de los ascensores y para mantener informados a los evacuados sobre el progreso de la evacuación.^{[ 9 ]}

Implicaciones estructurales

Como se discutió, los pozos de los ascensores deben diseñarse con un riesgo mínimo de infiltración de humo considerando las cargas de fuego de los pisos inferiores y entrepisos y evitando la necesidad de orificios de liberación de presión en los pozos de los ascensores. Los vestíbulos de los elevadores del vestíbulo del cielo deben diseñarse sin sistemas de rociadores o deben estar provistos de un medio para evitar que el agua entre en los vestíbulos y los huecos de los ascensores.

Implicaciones del diseño de edificios

Cada solución es diferente, pero, en este caso, la única implicación en el diseño del edificio es el requisito de un área de refugio en el nivel del vestíbulo del cielo, lo que reducirá el área rentable y aumentará los costos de diseño.

Implicaciones del diseño de ascensores

Los elevadores de lanzadera deben tener características adicionales para permitir un uso seguro y confiable en evacuación de emergencia de incendio o no incendio.

Implicaciones de los servicios de construcción

Normalmente, solo los ascensores de extinción de incendios requieren suministros de energía de emergencia, pero, en este caso, se necesitaría un suministro adicional para los cuatro ascensores de dos pisos que sirven al vestíbulo del cielo. Además, puede ser necesario presurizar los vestíbulos de los elevadores de lanzadera, aunque puede ser posible lograrlo por medios naturales.

Estrategia de evacuación

La estrategia de evacuación para un diseño similar al ejemplo anterior requeriría un control administrativo de la evacuación, teléfonos de emergencia en los vestíbulos de ascensores, áreas de refugio y centro de comando de emergencia, y una cantidad de personal capacitado en las áreas de refugio y vestíbulos de ascensores.

Discusión

La intención de este documento fue discutir las implicaciones del uso de ascensores para ayudar a la evacuación de edificios altos y muy altos. El documento investigó las estrategias de evacuación de cuatro edificios altos existentes, incluidos tres que han ostentado el título del edificio más alto del mundo. Con referencia a artículos anteriores sobre el tema, se discutieron los principales problemas de diseño y se presentaron soluciones para los requisitos de diseño que garantizarían un uso seguro y confiable de los ascensores durante la evacuación.

Se presentó un edificio típico como ejemplo, que muestra que, en general, los ascensores configurados para cumplir con los requisitos de rendimiento durante un pico de tráfico principal normalmente proporcionarían un rendimiento aceptable durante el modo de evacuación. En este caso, ascensores lanzadera diseñados para transportar al 12% de los ocupantes de una zona de gran altura en 5 min. durante un pico de la mañana fueron capaces de evacuar toda la zona de gran altura en menos de 25 minutos.

Es importante que, si se van a utilizar ascensores para ayudar en la evacuación de un edificio, sean parte de la estrategia general de seguridad humana del edificio. Muchos edificios modernos tienen una construcción compartimentada y emplean la evacuación por fases, en la que solo se evacuan los pisos inmediatamente adyacentes al piso del incendio. Sin embargo, en los casos en que el fuego se propague y la evacuación por fases se intensifique, puede ser necesario evacuar una zona completa o incluso un edificio completo. Es por eso que siempre se debe modelar una evacuación total.

Cada edificio es diferente, pero, si se tiene en cuenta el diseño de los sistemas de elevación para ayudar a la estrategia de evacuación en la etapa del concepto del edificio, todas las partes del proceso de diseño pueden participar. El uso de ascensores para ayudar a una evacuación total o parcial de cualquier edificio es posible, pero depende de la cooperación temprana entre el cliente, el arquitecto y los ingenieros de diseño. Siempre habrá suficientes ascensores en un edificio para evacuar la ocupación total en un tiempo razonable. La pregunta es, ¿puede el edificio permitirse un diseño que haga seguro el uso de los ascensores?

Muchos edificios actualmente en diseño han aceptado principios de diseño que permitirán el uso de ascensores para ayudar en la evacuación, y se espera que la presentación de estudios de casos para estos edificios sea posible en un futuro Simposio de ascensores.

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