Diseño y proyección de edificios altos

Las etapas que constituyen el diseño y la proyección de una obra cada día se encuentran más interrelacionadas. Las problemáticas más usuales pueden verse disminuidas con una buena comunicación entre los especialistas y, si se alcanza una relación efectiva entre ellos, será posible desarrollar edificaciones más eficaces con apego a las normas vigentes.

Eréndira Reyes/ Bruno Martínez, fotografías

Cada etapa que constituye la construcción de una edificación, en general, guarda su dosis de importancia. Debido a la amplitud del tema y las características que diferencian a los edificios convencionales de los llamados edificios altos, es preciso repasar los rasgos definitorios de éstos para optimizar las prácticas de diseño y proyección que se lleven a cabo.

En general, se enumeran diversos tipos de edificios, pero existen muchos que mezclan usos particulares y que se adaptan a las necesidades del arrendador o dueño. Aunque no existe una clasificación específica, se cuenta con una división usual que permite abordar las labores necesarias con mayor soltura, de acuerdo con las características del sitio:

  • Edificios residenciales, que a su vez pueden dividirse en plurifamiliares o unifamiliares
  • Edificios culturales y docentes, que pueden ser museos, bibliotecas, universidades, escuelas y guarderías
  • Edificios industriales y comerciales, donde se fabrican artículos relativos a la industria textil o siderúrgica, por ejemplo
  • Edificios religiosos, como conventos, cementerios o iglesias
  • Edificios sanitarios y sociales, que funcionan como hospitales, clínicas o asilos
  • Edificios para la administración pública; pueden ser diputaciones, ayuntamientos, ministerios, entre otros
  • Edificios recreativos, como teatros, salas de cine, estadios, piscinas, gimnasios
  • Otros edificios; por ejemplo, aeropuertos, estaciones de tren y estaciones de autobuses

Ahora bien, se entenderá por edificios altos aquellos que cuentan con más de 15 pisos y que estén destinados para uso corporativo. Las etapas y los involucrados son diversos y deben revisarse con precisión para implementar las acciones necesarias. Además, cada una presenta problemas comunes y retos, así como opciones para mantener una excelente calidad en la construcción y en el desempeño de las edificaciones.

A00075598Preliminares. Se deben considerar las normas vigentes y sus restricciones, pues por lo general inciden en el desarrollo de cada etapa del proyecto

Etapas de una obra
Lo primero que se debe hacer es definir lo que el cliente, inversionista, arquitecto o dueño desea llevar a cabo; es decir, delimitar si el edificio se regirá bajo ciertas demandas, usos y necesidades específicos, o si será un inmueble para todo tipo de inquilinos (empleados bancarios, oficinistas, entre otros), pues el diseño y ejecución de la construcción estarán determinados directamente por la concepción del proyecto.

Jorge Hagg, gerente de Desarrollo de Negocios en Schneider Electric México, ingeniero especialista en la materia, menciona que “lo primero para proyectar es definir; por lo que habrá que plantear las posibles situaciones que involucrarán al inmueble, ya que no serán las mismas necesidades las de un corporativo de informática que las de un corporativo que fabrica muebles de diseñador o a la incertidumbre de no saber quiénes ocuparan las oficinas””.

En este sentido, el mero hecho de definir un edificio como alto ya puede crear problemas, porque existen edificios altos en cuanto a dimensiones y en cuanto a rendimiento, por lo que la primera etapa será aclarar el tipo de inmueble que se diseñará. Con base en dicho conocimiento, se escogerá a los involucrados en el proyecto y los pasos y normas por seguir.

Esta etapa corre a cargo, básicamente, del arquitecto responsable del proyecto, quien, al tratarse de edificios altos, interactuará a partir de este punto con los especialistas de las demás disciplinas para conocer su opinión y tener su apoyo en cuestiones técnicas generales. Los especialistas de los que se puede auxiliar son ingenieros estructurales, ingenieros en mecánica de suelos y geotécnica e ingenieros en instalaciones de diversas áreas: hidráulica, eléctrica, voz y datos, aire acondicionado, etcétera.

Durante el proceso es sumamente importante que el arquitecto, antes de comenzar con cualquier proyecto, logre obtener del dueño toda la información que pueda acerca de los requisitos que será necesario contemplar durante la construcción del edificio. Dichos requisitos deberán expresarse en un documento, al cual se le llama Requerimientos del Dueño para el Proyecto (RDP), donde se especifique, prescindiendo de los datos técnicos, pero sin perder claridad, cuáles son las expectativas que se esperan del proyecto, y que a partir de esto se pueda comenzar con la siguiente etapa.

A00075599Estructuras. Garantizar la seguridad estructural debe ser una premisa inviolable para los desarrolladores de esta clase de proyectos

Prediseño
La etapa siguiente es elaborar las propuestas técnicas a manera de prediseños para cada uno de los sistemas y subsistemas que conforman la edificación. En esta etapa existen varios especialistas involucrados y aquella colaboración que pueda darse entre cada uno será fundamental para que los siguientes pasos del proyecto no presenten retrasos. Igualmente, se deberá realizar la evaluación técnica y financiera para definir las necesidades que se adaptarán y los límites a los que se verá sujeta, como reglamentos, normas, costos y tiempos de ejecución.

El director General de Cande Ingenieros, el doctor Bernardo Gómez, comenta que “en el ámbito local se debe cumplir con el reglamento vigente de construcciones para el Distrito Federal, mientras que en el ámbito nacional se deberá cumplir con el reglamento vigente en la entidad federativa donde se desarrollará el proyecto.

”Al referirse en específico a la construcción de edificios altos, es importante señalar que las normatividades mexicanas resultan muy restrictivas y conservadoras para el diseño y construcción de este tipo de edificaciones; no obstante, no se trata de un problema exclusivo de México, ya que en casi todos los países los reglamentos de construcción, por su naturaleza, son restrictivos e inhiben de alguna manera la innovación. A pesar de ello, nunca cierran la puerta por completo, siempre dejan abierta la posibilidad de implementar procedimientos y tecnologías de vanguardia, toda vez que se demuestre de manera satisfactoria para las autoridades competentes que el nivel de seguridad alcanzado es igual o mayor que el que establece la filosofía sobre la cual se desarrolló el reglamento en cuestión.

”Para llevar a cabo un proyecto impecable siempre se pude recurrir al conocimiento que se desarrolla en el ámbito internacional para el diseño de edificios altos. Por citar algunos ejemplos, información útil se puede encontrar en publicaciones del Council on Tall Buildings and Urban Habitat con sede en el Illinois Institute of Technology, o bien en las guías de diseño de producto de la Tall Buildings Initiative y que se desarrollaron en el Pacific Earthquake Engineering Research Center. Estos documentos y otros más pueden servir como complemento a la normatividad mexicana y a las investigaciones realizadas en México para el diseño y construcción de este tipo de edificios””, puntualiza el director de Cande Ingenieros.

Ahora bien, existen dos tipos de legislaciones en la República Mexicana; unas son obligatorias y otras pueden tomarse en cuenta si son necesarias (por ejemplo para las certificaciones). En el primer caso, se encuentran las Normas Oficiales Mexicanas (NOM) y en el segundo, las Normas Mexicanas (NMX); ambas son aplicables tanto a la ejecución del inmueble como a los productos que se instalen. Dichas normas se aplican tanto para proyectos terminados, como para un proyecto nuevo en algún terreno que tenga una construcción en la que sea necesario solicitar un permiso especial de demolición. Estos aspectos deben estructurarse antes de iniciar el proyecto de diseño.

A00075600 Aunque la implementación en México de equipos sismorresistentes es incipiente, cada día crece la cantidad de proyectistas que se sirven de ellos

Diseño
Se iniciará el desarrollo del proyecto ejecutivo en el que se involucran las siguientes vertientes: arquitectura, estructura, instalaciones y sistemas especiales. Las especificaciones técnicas que se tienen que cumplir deben definirse lo mejor posible, y se elaborarán planos, memorias de cálculo y la documentación necesaria previa a la ejecución.

En este caso, quienes actúan en esta etapa son el arquitecto, el inversionista, el desarrollador, los especialistas en cada uno de los sistemas y los ingenieros en mantenimiento que recibirán el inmueble. Esta última participación ayudará a que en el futuro no se presenten problemas de operación en el edificio, además de que se aclararán las dudas acerca de la eficiencia y el rendimiento con los que deberá contar la edificación.

El ingeniero Darío Ibargüengoitia, director de la empresa Ambiente Regenerativo Integral, habla sobre la inserción de un nuevo implicado en el desarrollo de proyectos en México: el agente de Commissioning. “Este especialista se encargará de garantizar la calidad y el diseño entre todos los involucrados. En México está tomando gran importancia, pues, aunque él no defina que las cosas están bien o mal hechas, dará certeza de que el diseño, la ejecución y la operación son congruentes”.

Durante esta etapa, los responsables de cada una de las disciplinas deberán interactuar de manera proactiva y cercana, a fin de conjugar sus talentos para lograr costos y tiempos de ejecución eficientes para la obra, y hacerlo sin descuidar la seguridad estructural del inmueble ni su correcto funcionamiento en cada uno de los sistemas que lo integran.

El ingeniero Gómez González resalta también que en esta etapa se tomará en cuenta el diseño sismorresistente, ya que, “a pesar de que la construcción de edificios de gran altura en las principales ciudades del país apenas da sus primeros pasos, las capacidades de los ingenieros mexicanos son sobradamente suficientes para afrontar este tipo de retos; sin embargo, es necesario que los desarrolladores e inversionistas le den un voto de confianza a la ingeniería mexicana para que nuestros ingenieros puedan demostrar también en este rubro sus capacidades”.

A00075601Los responsables de cada disciplina deberán interactuar de manera proactiva y cercana para lograr costos y tiempos de ejecución eficientes

Realización
La ejecución de obra es uno de los últimos pasos, pero el éxito está directamente ligado con lo que se planeó anteriormente. Al igual que en la etapa de diseño, la coordinación que exista entre cada una de las disciplinas definirá la fluidez y calidad con la que se culmine el proyecto.

Existen en el mercado sistemas robotizados o automatizados que participan en el proceso de construcción para identificar qué nivel de automatización es el adecuado en una obra. Se debe diferenciar el nivel de tecnología que se quiere instalar, además del presupuesto destinado a este campo, lo que puede preverse desde el momento en que se conceptualiza el diseño. En términos económicos, la inversión que se puede realizar en tecnología para la construcción en un proyecto de edificios altos puede reducir los costos de maquinaria, pero es necesario contar con sistemas sofisticados que en ocasiones no se encuentran en el país.

Un sistema automatizado también modifica el entorno y el rol que desempeñan los trabajadores. El papel de la robótica, por ejemplo, podrá sustituir el papel del operador humano en tareas peligrosas y complementar su trabajo mediante la automatización de distintos procesos al aportar, en ocasiones, más fuerza y precisión; aunque esta alternativa no ha podido sustituir la mano del hombre.

También existen diversas opciones en cuanto a diseño, y una que ayuda en gran medida es el diseño en tres dimensiones o la simulación computarizada, las cuales ofrecen una idea más precisa de lo puede suceder en la instalación. La fluidez de los trabajos y su término con apego a las metas establecidas será muestra del nivel de interrelación que existió entre todos los involucrados durante las etapas anteriores.

A00075602En la etapa de pruebas se verifica la calidad de los equipos instalados y su correcto funcionamiento, tanto en la integración de los sistemas como en sus particularidades

Prueba
Existe una última etapa en la que el inmueble se pone en marcha con todos sus sistemas y subsistemas operando, y que es previa a la entrega del proyecto. En ésta participan, principalmente, los sistemas que consumen energía (electricidad, aire acondicionado, elevadores, etcétera). Aquellos edificios que sirvan para salvaguardar a la población forzosamente tendrán que certificarse.

En esta etapa se desarrollan diferentes pruebas que garantizan la calidad y el correcto funcionamiento de los equipos instalados, tanto en la integración de los sistemas como en sus particularidades. En estas pruebas se verifica que la edificación presente las características que se establecieron en el diseño y se aplican las normativas que regulan cada edificación.

El ingeniero Jorge Hagg comenta que “para los sistemas de electricidad existen distintos organismos que se dedican a regular los proyectos instalados; uno de ellos es la Entidad Mexicana de Acreditación (EMA), que se encarga de certificar a las empresas que otorgan permisos para los sistemas eléctricos. Para los sistemas de aire acondicionado, se cuenta con los parámetros de la ASHRAE y otras asociaciones”.

En esta etapa vuelve a cobrar importancia la presencia del agente de Commisioning, pues será quien lleve un control de lo que se ha hecho y de los rendimientos que se esperan en la operación normal. También es fundamental que el personal que dará mantenimiento al inmueble esté capacitado y tenga conocimiento suficiente de lo que se debe hacer, las medidas preventivas que tomará y los topes energéticos que se establecerán en cada uno de los sectores.

A la par, hay otras pruebas que se deben cumplir, sobre todo en oficinas gubernamentales, debido a que la Secretaría del Trabajo y Previsión Social estipula diversas regulaciones respecto de la iluminación, el tipo de ambiente que esté en el interior y las normativas usuales.

Es evidente que las pruebas de seguridad ante una catástrofe, como un incendio o un temblor, se evaluarán durante esta etapa. De no aprobarlas, ningún inmueble podrá ponerse en operación. Si se tiene en mente obtener algún tipo de certificación, será preciso tener especial cuidado en los distintos sistemas, ya que deben cumplir con diversos parámetros y no se podrán rebasar números o cifras ya establecidas.

El fabricante de los equipos también es un personaje importante durante el periodo de pruebas, al ser quien dará certificación a las garantías comprometidas durante toda la vida útil del edificio.

A00075603 El resultado del trabajo con apego a las metas establecidas muestra el nivel de interacción que existió entre todos los involucrados

Entrega y operación
Una vez concluidas todas las evaluaciones, se hará la entrega del inmueble, lo que no significa el fin del proyecto, pues se proseguirá a adecuar al personal de operación y mantenimiento a todas las medidas que deberá vigilar.

Si el inmueble se destinó desde un inicio a una compañía, los inquilinos que la ocupen tendrán que verificar que el funcionamiento de la obra es óptimo para las tareas que realicen. Por el contrario, si se desconoce qué tipo de inquilino ocupará el edificio, se tendrá que reglamentar su uso y definir las restricciones.

Esta etapa debe definirse desde el diseño del proyecto, porque de la vida útil dependerán distintos factores. Por ejemplo, comenta el ingeniero Ibargüengoitia, “en los edificios altos es muy importante tomar en cuenta el tiempo que se ocuparán, debido a la inversión que se hará durante la etapa de diseño y que durante la etapa de construcción será dos o cinco por ciento mayor de lo que se contempló al inicio. Dicha inversión se podrá recuperar en la etapa de vida útil que se plantee”. O como expresa el ingeniero Hagg: “un edificio nunca se deja de construir, pues el proyecto se dejará hasta que su vida útil llegue a su fin”.

A00075604Complicaciones. Tanto los permisos de demolición como de construcción deben vigilarse, según la zona, las condiciones ambientales, urbanísticas, políticas, de imagen, sociopolíticas, entre otras

Retos y dificultades en el diseño y proyección de edificios altos
El ingeniero Gómez González refiere que, “desde el punto de vista estructural, el diseño de edificios altos implica para el ingeniero retos que no encuentra en otro tipo de edificaciones. Podríamos adentrarnos en temas técnicos interesantes y muy extensos, pero considero que se pueden resumir en los siguientes puntos:

• “El momento de volteo en la base de este tipo de edificaciones, debido a la acción del viento y de un posible sismo de magnitud elevada, lo cual exige un diseño adecuado de la cimentación para evitar la deformación de la estructura”
• “Se tienen demandas de cortante basal muy grandes cerca de la base que exigirán grandes dimensiones de los elementos sismorresistentes”
• “Los esfuerzos en los elementos estructurales verticales debido a las cargas gravitacionales son muy elevados, lo cual, además de exigir dimensiones mayores en ellos, requiere la evaluación del acortamiento de las columnas con el tiempo y los efectos que este fenómeno tendrá sobre otros elementos estructurales”
• “Los elementos sismorresistentes cercanos a la base del edificio deberán desarrollar su ductilidad bajo la presencia de esfuerzos de compresión muy elevados, originados por las cargas gravitacionales”
• “Se deben controlar las aceleraciones laterales, para evitar daños en contenidos y asegurar el confort de los ocupantes”
• “Se deben controlar las distorsiones de entrepiso, considerando las distorsiones angulares que se presentarán en las crujías por las deformaciones verticales en el inmueble”
• “Se debe buscar controlar el daño a niveles que hagan posible la reparación de la estructura después de un sismo severo”
• “Se debe asegurar la disipación de la energía mediante mecanismos dúctiles que eviten fallas frágiles en elementos portantes”
• “Es necesario recurrir a herramientas de análisis más refinadas, con el propósito de respaldar criterios o procedimientos que no estén cubiertos por la normatividad vigente o que definitivamente no se apeguen a ella, tal como la adopción de un coeficiente sísmico de diseño menor al mínimo, establecido para estructuras de periodos de vibración largos”

Ahora bien, dependiendo de la ubicación del proyecto, se podrán tener algunas dificultades. Por ejemplo, en la Ciudad de México, el obstáculo principal es encontrar un terreno; si este problema ya se ha resuelto, es necesario verificar que se tenga suficiente agua, drenaje, aire y abastecimiento de electricidad.

Otra complicación son los permisos, tanto de demolición como de construcción, pues el tiempo que duren los trámites dependerá de la zona, las autorizaciones, las condiciones ambientales, urbanísticas, políticas, de imagen, sociopolíticas, etcétera. En ocasiones, los mismos vecinos de la localidad o colonia donde se desea construir no lo permiten. El ingeniero Hagg comenta que no será lo mismo “querer construir en Santa Fe, donde aún hay espacio, que hacerlo en Reforma o Polanco, donde los espacios y servicios están restringidos”.

Otra dificultad que resulta significativa son los accesos, pues en ocasiones no se cuenta con vías de comunicación óptimas, tanto de transporte público como para automóviles particulares. También es una constante la cuestión monetaria, debido a que no se podrá definir con exactitud la cantidad de dinero que se necesitará ni los gastos extras que se presentarán durante la realización del proyecto.

El ingeniero Ibargüengoitia declara que una de las grandes problemáticas a la hora de construir es la falta de conocimiento de normativas vigentes y de las nuevas tecnologías y procesos que existen. Además, asegura que actualmente la tecnología juega un papel muy importante a escala mundial: “La mayoría de los edificios que se están desarrollando son inteligentes y necesitan de tecnologías para controlarlos. México va por buen camino, porque ya existen tres millones de metros cuadrados y la mayoría son edificios corporativos”, pero aún falta implementar estas tecnologías en edificaciones terminadas y de otros tipos.

A00075605La mayoría de los edificios que se desarrollan en la actualidad son inteligentes y necesitan tecnologías para controlarlos

Normativas y certificaciones
En México, se utiliza el Reglamento de construcciones para el Distrito Federal y sus normas técnicas complementarias; pero también normas internacionales para las ingenierías, como la National Fire Protection Association, National Plumbing Code, Leadership in Energy and Environmental Design y las de la American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, con miras a obtener edificios con alto desempeño que consideren empresas comprometidas con dichos estándares.

En cuanto a las normas que se establecen en la República Mexicana, se contemplan siete principales áreas:

• Vías públicas y bienes de uso común. Incluye todo lo que se refiere al uso de la vía pública y las instalaciones subterráneas y aéreas que existan en ella, como drenaje, agua potable, alcantarillado, electricidad y telefonía, así como sus límites, restricciones y su uso. Las edificaciones guardan relación con la vía pública, por lo que existe una autoridad que regula esta relación y es el Gobierno
• Licencias y autorizaciones. Establece cuáles son los trámites por realizar, en qué casos y la documentación que se requiere, así como los procedimientos que se seguirán y el tiempo con el que se cuenta para entregar resultados
• Proyecto arquitectónico. Contempla diversas fracciones, como los requerimientos del proyecto, en el que se hacen las especificaciones técnicas que deben tener los planos; los requisitos de habitabilidad y el funcionamiento, que establecen las condiciones mínimas para que un proyecto sea habitable en cuanto a medidas y espacio ocupado total; los de higiene, servicios y acondicionamiento ambiental, en donde se desglosan las condiciones de ventilación natural y artificial, y por último, los de integración al contexto e imagen urbana, que se establecen según el plan de desarrollo urbano con el que cuente la localidad en la que se está construyendo
• Seguridad estructural de las construcciones. Como se menciona más arriba, es necesario contar con un plan preventivo ante algún sismo, condición prioritaria en la Ciudad de México
• Construcción. Para esto servirán las pruebas que se apliquen al proyecto concluido, pues las normas establecen que si una edificación pone en riesgo la integridad de las personas no es posible que entre en funcionamiento
• Uso y conservación de edificaciones. Por lo regular, el proyecto arquitectónico y el cálculo estructural están estrechamente vinculados con el tipo de uso que se dará a la obra y las medidas de conservación que se tienen que aplicar, las cuales deben conocerse y poner en práctica
• Demoliciones. Debe verificarse que tanto las parciales como las totales no dañen ni el edificio ni los inmuebles a su alrededor

Entre las normas vigentes que se establecen en la legislación mexicana se deben resaltar la NOM-008, que se ocupa de las envolventes, y la NOM-001, enfocada en la energía. Los edificios de gobierno deben cumplir las NOM y las NMX, al igual que cualquier edificación que se desee certificar, ya que se evalúan los distintos rubros que abarcan las leyes opcionales.

El ingeniero Ibargüengoitia explica que, en la actualidad, “ya se está trabajando en la promoción de la NMX-AA-164, norma mexicana voluntaria que abarca varias de las leyes vigentes en el reglamento y que guía a los involucrados en el sector de la construcción para hacer edificios más eficientes”.

El apego a estas reglamentaciones ofrece la ventaja de contribuir a que inversionistas o concursos de Gobierno apuesten por contratar los servicios de especialistas constructores.

A00075606La automatización puede sustituir el papel del operador humano en tareas peligrosas y apoyar su trabajo al aportar mayor fuerza y precisión

Edificios altos convencionales vs edificios inteligentes
La construcción de edificios inteligentes ha tomado gran impulso debido a que permite combatir el impacto ambiental que ocasionan las actividades del sector inmobiliario. Los inversionistas evalúan la experiencia de los contratistas y su filosofía constructiva al momento de ejecutar una obra.

El ingeniero Sergio González, desarrollador Inmobiliario para Grupos Danhos, comenta que “principalmente nos basamos en experiencias anteriores y en que la capacidad técnica y financiera sea compatible con el proyecto particular que se desea hacer.

Ahora bien, la eficiencia en los edificios que tenemos diseñados debe ser superior al promedio, debido a que esto los vuelve más atractivos en su operación”.

Mundialmente se evalúa la calidad de este tipo de edificaciones y cada día el número de ciudades inteligentes es mayor. Recientemente, la revista Fast Company publicó un ranking de las ciudades que más se involucran en este movimiento, en el que Viena ocupa el primer lugar, para la región europea, y Santiago de Chile, en el caso de América Latina, seguida de la Ciudad de México, Bogotá, Río de Janeiro y Buenos Aires.

Aunado a esto, las regulaciones que se han establecido se dirigen a este tipo de edificación y el número de asociaciones y certificadoras también crece día a día. Especialistas, como el director de Cande Ingenieros, indican que se debe “insistir en el reto que hoy por hoy tiene la ingeniería mexicana para insertarse en el desarrollo inmobiliario que se está dando a nivel mundial, y en el que la construcción de edificios altos juega un papel predominante. La globalización no depende de nuestras decisiones, nosotros debemos buscar ser parte de ella. Es importante mantener en nuestras instituciones de educación superior niveles de formación y educación conforme a los estándares mundiales, y en la práctica profesional acceder y hacer uso de las tecnologías de vanguardia que nos permitan tener las mismas ventajas competitivas que en otros países existen, sin descuidar, por supuesto, la gran escuela y tradición que caracteriza a la ingeniería mexicana.

El ingeniero Hagg asegura que “los edificios altos deben contar con una eficiencia alta y que si se desarrollan más este tipo de obras el beneficio será para todos.

Por otro lado, las estadísticas indican que este tipo de edificios dominarán el mercado de la construcción, debido a la Reforma Energética. En la Ciudad de México existen casi siete millones de metros cuadrados de oficinas, de los cuales tres millones aún no cuentan con características inteligentes, pero los restantes ya integran sistemas de automatización o características que incrementa su eficiencia. Además, las regulaciones también ya se aplican en ciudades en vías de desarrollo.
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Referencias de consulta: