Estructura espacial para laboratorio en Ottawa: una solución aplicable a salas limpias

En el Kanata Research Park, en Ottawa, Ontario, el proyecto Flytta Tenant Fit-Up incorporó una estructura espacial diseñada para soportar los servicios que mantienen en funcionamiento una instalación de investigación avanzada. El sistema, de aproximadamente 3.847 m², creó un entramado elevado para la infraestructura mecánica, eléctrica y de laboratorio futura, sin depender de la estructura de techo existente ni introducir columnas interiores poco espaciadas.

El proyecto Flytta Tenant Fit-Up se desarrolló para una instalación de investigación y desarrollo, no para una sala limpia certificada. El alcance de Triodetic abarcó el diseño, suministro, entrega e instalación completos de la estructura espacial de acero. El sistema resultante demuestra un enfoque aplicable a salas limpias y otras instalaciones que requieren infraestructura elevada adaptable.

Los laboratorios, las instalaciones de fabricación en ambiente limpio, los entornos de producción de semiconductores y los espacios de investigación rara vez permanecen estáticos. Los equipos cambian, las bandejas portacables se amplían, los sistemas de HVAC se actualizan y los servicios de proceso se redirigen a medida que evolucionan los requerimientos operativos.

Para el proyecto Flytta, el equipo de proyecto necesitaba una estructura capaz de absorber estos cambios sin modificar repetidamente la estructura principal del edificio. La solución fue una estructura espacial de acero instalada bajo vigas de acero de soporte espaciadas a aproximadamente 9 m entre ejes. La mayoría de las columnas visibles en las fotografías del proyecto forman parte del edificio existente y no eran estructuralmente necesarias para la estructura espacial.

La estructura espacial se diseñó para una carga sobreimpuesta de 1,5 kPa, además de su peso propio y de las cargas puntuales especificadas para bandejas portacables apiladas. Así se creó una plataforma permanente de servicios capaz de soportar iluminación, tuberías de rociadores, bandejas portacables, ductos de HVAC, sistemas de filtración, servicios de laboratorio y futuras mejoras para el arrendatario.

Una decisión clave de ingeniería fue la selección del tamaño del módulo. Un módulo más grande habría requerido menos tubos y conexiones, lo que habría reducido la cantidad de componentes estructurales. Un módulo más pequeño, en cambio, ofrecería más puntos de fijación y mayor flexibilidad para futuras distribuciones mecánicas y eléctricas.

El proyecto utilizó un módulo de 1,5 m. Este enfoque creó una retícula estructural densa en toda la instalación, con miles de puntos de conexión potenciales para servicios futuros. El espaciamiento del módulo también podía ajustarse donde fuera necesario para adaptarse a las juntas de dilatación y a las variaciones en la disposición de las vigas de soporte.

El sistema incluyó elementos de perfilería liviana de acero galvanizado en las interfaces con los muros divisorios. Estos elementos se extendían entre los nodos de la cuerda inferior, lo que permitía ubicar los muros divisorios bajo la estructura con independencia del espaciamiento del módulo, para luego llevar su soporte horizontalmente hasta la línea de cuerda más cercana.

Este detalle permitió que la retícula estructural y la planificación interior funcionaran en conjunto. La estructura espacial no impuso una distribución fija en el piso del laboratorio.

La estructura terminada cubrió 3.847 m² e incorporó 13.209 tubos estructurales y 3.488 nodos Triodetic de aluminio. Los elementos principales incluyeron tubos de cuerda de 38,1 mm x 2,41 mm (1,5 in x 0,095 in) y tubos diagonales de 31,75 mm x 2,41 mm (1,25 in x 0,095 in).

Las pautas de fijación definieron un enfoque práctico para los futuros trabajos mecánicos y eléctricos. Para los servicios estándar podían utilizarse colgadores o abrazaderas fijados mecánicamente, con conexiones ubicadas por lo general cerca de los extremos de los tubos. Las fijaciones individuales más pesadas y las cargas de bandejas portacables se dirigieron a los nodos de conexión, donde la estructura fue diseñada para recibirlas.

Las pautas específicas del proyecto establecieron que las conexiones mecánicas se ubicaran lo más cerca posible de los extremos de los tubos, a no más de 250 mm. También limitaron la carga total de fijación en un mismo nodo a 98 kg y la carga a mitad de vano de cada tubo a 13,6 kg. Las fijaciones individuales que superaran esos límites, junto con las cargas más pesadas de bandejas portacables, debían conectarse directamente a un nodo.

Estos criterios dieron a los futuros equipos de la instalación un marco claro para ampliar los servicios, protegiendo al mismo tiempo la integridad estructural del sistema.

El alcance de Triodetic incluyó planos de taller completos de ingeniería, listas de materiales, sello de ingeniería de Ontario, información de reacciones en los apoyos, planos de instalación e instrucciones de instalación. Los materiales se fabricaron en Arnprior, Ontario, con componentes tubulares de acero galvanizado y componentes misceláneos de acero galvanizado.

La fabricación incluyó el acuñado de tubos, el mecanizado y perforado de nodos de aluminio, el corte de varilla roscada, la producción de tapones de conexión, la fabricación de puntales, perfiles omega, clips de claro mínimo, ménsulas, ángulos de fijación y correas. Preparar estos componentes antes del trabajo en obra convirtió la instalación en un proceso de ensamblaje coordinado, en lugar de una extensa fabricación en terreno.

Las cuadrillas ensamblaron secciones manejables en el piso antes de izarlas a su posición con un montacargas. Tres plataformas elevadoras de tijera apoyaron al equipo de instalación mientras cada sección se conectaba a la estructura en crecimiento. Como el edificio no estaba ocupado, las cuadrillas pudieron ensamblar secciones grandes manteniendo un acceso seguro. Para estructuras de este tipo, la instalación puede planificarse a un ritmo aproximado de 93 m² por día.

El proyecto demuestra un enfoque estructural para salas limpias y otras instalaciones que requieren amplios servicios mecánicos, eléctricos y de proceso en altura. Una estructura espacial dedicada puede ofrecer un marco planificado para estos sistemas y, al mismo tiempo, preservar áreas más amplias libres de obstrucciones en el nivel inferior.

Este enfoque puede considerarse para plantas de semiconductores, la industria farmacéutica, laboratorios de biotecnología, instalaciones aeroespaciales, la producción de baterías, centros de datos, entornos de investigación y proyectos de salas limpias certificadas, en los que los requisitos ambientales específicos deben definirse para cada aplicación.

• Proyecto: Flytta Tenant Fit-Up
• Ubicación: Kanata Research Park, Ottawa, Ontario
• Tipo de estructura: Estructura espacial de acero
• Área cubierta: Aproximadamente 3.847 m²
• Tamaño del módulo: 1,5 m
• Carga sobreimpuesta de diseño: 1,5 kPa
• Pauta de fijación: Conexiones lo más cerca posible de los extremos de los tubos, a no más de 250 mm
• Pauta de fijación: Carga total máxima en un nodo, 98 kg
• Pauta de fijación: Carga máxima a mitad de vano por tubo, 13,6 kg
• Tubos estructurales: 13.209
• Nodos Triodetic: 3.488 nodos de aluminio
• Tubos de cuerda: 38,1 mm x 2,41 mm (1,5 in x 0,095 in)
• Tubos diagonales: 31,75 mm x 2,41 mm (1,25 in x 0,095 in)
• Material de los tubos: Tubos redondos de acero ASTM A500 con acabado pregalvanizado de fábrica
• Rendimiento de instalación para planificación: Aproximadamente 93 m² por día
• Equipos de instalación: Tres plataformas elevadoras de tijera, un montacargas y equipo de soldadura
• Alcance documentado de Triodetic: Diseño, suministro, entrega e instalación de la estructura espacial, incluidos planos de taller, información de reacciones en los apoyos, planos de instalación e instrucciones de instalación 

La estructura espacial Flytta muestra cómo las soluciones de ingeniería estructural pueden dar a las instalaciones un marco de largo plazo para el cambio. En laboratorios avanzados y aplicaciones de ambiente controlado, el sistema estructural no forma parte del ambiente en sí. Es la infraestructura elevada y adaptable que puede ayudar a que la instalación evolucione.