La modernización da nueva vida a un edificio histórico de orfebrería

May 23, 2023

MaryBeth DiDonna es editora de diseño de laboratorio y editora de eventos digitales para Lab Manager. Su trabajo para la sección de diseño de laboratorio de la publicación examina los desafíos que enfrentan los equipos de proyecto...

La Escuela de Ingeniería Whiting de la Universidad Johns Hopkins había necesitado un espacio de procesamiento y características de materiales consolidados durante varios años, ya que los instrumentos de la escuela estaban alojados anteriormente en tres edificios separados en todo el campus. La escuela consideró un edificio histórico de principios del siglo XX en el campus como un posible nuevo hogar para su programa.

El resultado es la Instalación de Caracterización y Procesamiento de Materiales (MCP, por sus siglas en inglés), una instalación de laboratorio central de 18,000 pies cuadrados con microscopía electrónica de última generación e investigación y equipo de microscopía electrónica de barrido. El MCP está a punto de convertirse en la instalación más sofisticada del Atlántico medio para el procesamiento y la caracterización de materiales, según la candidatura a los Design Excellence Awards.

Por preservar un edificio histórico y adaptarlo para incorporar equipos científicos de vanguardia, Lab Manager otorgó a Page Southerland Page, Inc. una mención de honor: premio a la innovación en los premios Design Excellence Awards de 2023. Page Southerland Page, Inc. se desempeñó como arquitecto de diseño/planificador de laboratorio para el proyecto de la Instalación de Caracterización y Procesamiento de Materiales en la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, MD.

El MCP está ubicado en el Stieff Silver Building, construido en 1924 como una fundición para Stieff Silver Company, con una adición estilo almacén en 1971. El edificio está incluido en el Registro Nacional de Lugares Históricos. El equipo de diseño se reunió por primera vez con el equipo de Johns Hopkins en 2018, la construcción comenzó en octubre de 2020 y el laboratorio se ocupó oficialmente a partir de diciembre de 2022.

Hay 10 laboratorios de instrumentos en el edificio de 1971, así como dos salas de control para los instrumentos que se comparten entre cuatro laboratorios de instrumentos. Los instrumentos están colocados alrededor de un corredor principal "silencioso" que ofrece flujo de ocupantes y acceso al laboratorio. Las máquinas que generan mucho calor y ruido, como enfriadores, bombas y racks de servidores, están situadas en los compartimentos traseros para equipos.

El equipo de diseño citó los principales desafíos de un proyecto que trata con instrumentos sensibles, conocidos como los "Cuatro Grandes":

Vibración: El MCP está ubicado cerca de una carretera concurrida y comparte una placa de piso con otros laboratorios de investigación de gran altura, incluido un gran tanque de olas. Un consultor de vibraciones realizó un estudio de referencia del espacio para determinar la idoneidad de la ubicación y encontró una losa muy estable, con calidades de más de 16 pulgadas de profundidad; la losa tiene en realidad seis pulgadas de profundidad pero está construida sobre un lecho rocoso. El consultor aconsejó al equipo de diseño que minimizara cualquier perturbación en la losa existente. Una estrategia de búsqueda de servicios sirve además para aislar las salas de equipos de la pared exterior y la calle adyacente.

Interferencia electromagnetica: Una sala eléctrica principal en el centro del sitio propuesto presentaba fuentes de corriente alterna (CA), mitigadas con paneles de aluminio soldado de un cuarto de pulgada de espesor instalados en las paredes, el piso y el techo de los laboratorios de instrumentos. Las fuentes de corriente continua (CC) incluyen el ascensor existente, los automóviles y camiones en la carretera cercana y una línea de tren ligero cercana.

Ruido: La interferencia acústica puede alterar las imágenes del microscopio. Las salas de instrumentos utilizaron un método de construcción de caja dentro de otra caja para aislarlas de otros espacios en el edificio. Las paredes verticales empleaban una construcción de doble pared y el techo no tocaba la estructura de soporte del edificio, sino que se usaban paredes verticales como soporte. Todos los servicios públicos que pasaban por el techo o las paredes dobles usaban conexiones flexibles para limitar cualquier transferencia de vibración o ruido a la habitación. Se instalaron paneles de sonido envueltos en tela dentro de las habitaciones para absorber el sonido y amortiguar el espacio. Se utilizaron paneles de pared en ángulo, en lugar de los típicos paneles acústicos planos, en varias disposiciones para ofrecer un sistema de absorción de alto rendimiento.

Ambiente térmico: Las salas de instrumentos requieren cambios de temperatura extremadamente bajos, tan bajos como 0,8 grados centígrados durante 24 horas. Se determinó que los paneles de pared refrigerados eran la forma más efectiva de lograr este tipo de ambiente, por lo que se instalaron varios paneles de cuatro pies de ancho por 12 pies de alto alrededor de la habitación. Se instalaron paneles con filtro HEPA en el techo con conductos de escape de pared baja, para ofrecer un ambiente de aire limpio y proporcionar aire de ventilación a las habitaciones. Estos filtros permiten una sola dirección de flujo de aire y una mezcla mínima del aire. Cada habitación tiene sus propios controles y tres modos de funcionamiento: instrumento en uso (flujo muy bajo), personas ocupadas y modo de purga (cuando la habitación se limpia antes de usar el instrumento).

Un desafío adicional de trabajar con este edificio existente fue realizar renovaciones y modernizaciones mientras el edificio estaba ocupado. La nueva área de MCP ocuparía la mitad del nivel más bajo del edificio existente, con investigaciones y estudios en curso ubicados adyacentes y por encima del sitio. Además, el espacio del sitio MCP albergaba densos sistemas mecánicos, eléctricos, de plomería y de telecomunicaciones; algunos de estos no eran necesarios y podrían demolerse, pero otros debían permanecer en uso en otras áreas del edificio. El equipo de diseño colaboró ​​con el contratista durante la fase de demolición para categorizar adecuadamente qué sistemas se podían quitar, cuáles se podían quedar y cuáles debían reubicarse.

Tres salas de instrumentos requerían 13 pies de espacio libre para acomodar columnas de microscopio altas, pero la altura existente de piso a piso solo ofrecía 12 pies de espacio libre. Para alcanzar esta altura adicional, se instalaron nuevas vigas en forma de W entre las vigas de barra existentes, y una vez instaladas las vigas se retiraron las vigas de barra. Se instalaron conductos mecánicos a estas habitaciones entre las nuevas vigas para maximizar el espacio libre requerido.

Los laboratorios de instrumentos de MCP se diseñaron para brindar un "aspecto elevado", además de cumplir con los requisitos funcionales. Las habitaciones son blancas para permanecer estériles, ya que el polvo es un gran peligro para los instrumentos, pero la iluminación que cambia de color se implementó con fines de investigación o simplemente para ofrecer un toque de color. El usuario principal, un geólogo de formación, solicitó un espacio que refleje un domo geodésico o fractales de roca. Los paneles acústicos se utilizaron como elemento de diseño principal, con paneles de dos pies x dos pies en ángulo de dos a cuatro pulgadas de espesor colocados al azar alrededor de las paredes y los techos.

El corredor principal y "tranquilo" permite el acceso a cada sala de instrumentos, con ventanas o monitores de visualización de video que ofrecen vistas de los instrumentos y la investigación en espacios seleccionados. Un espacio oscuro, una alfombra con motivos geométricos, acentos de listones de madera de roble en la pared y un techo de "noche estrellada" con paneles de metal brindan una apariencia pulida y estética al mismo tiempo que actúan como métodos altamente funcionales para absorber y amortiguar el sonido fuera de los laboratorios de instrumentos y mitigar posibles perturbaciones. al trabajo. El pasillo y las salas de control utilizan iluminación circadiana para imitar la luz natural cambiante del exterior con el fin de proporcionar una experiencia de usuario cómoda.

Dado que los usuarios aún no podían identificar el equipo que se colocaría en el MCP al comienzo del proceso de diseño, se necesitaba una instalación preparada para el futuro. Se pidió a los usuarios que ensamblaran posibles instrumentos que podrían necesitar en el futuro para realizar su investigación, y el equipo de diseño revisó y clasificó estos instrumentos en tres categorías. A partir de ahí, se desarrollaron y codificaron tres tipologías de espacio en una matriz de tipo de habitación para influir en el diseño. Las características consideradas fueron interferencia electromagnética, vibración, acústica, temperatura y otros requisitos detallados.

Luego, se desarrollaron persecuciones de equipos compartidos para promover la longevidad de la instalación y permitir la rotación de instrumentos. Cada sala de instrumentos comparte un espacio trasero para colocar equipos ruidosos, generadores de calor y generalmente disruptivos. Estas áreas compartidas permiten que el equipo de soporte de los instrumentos fluya y fluya a medida que ingresan nuevos instrumentos y se realizan otros cambios. Esto permite que el edificio conserve su historia mientras mira hacia el futuro de la ciencia y la tecnología.

"Nos sentimos honrados y emocionados de ganar este premio por un proyecto de laboratorio único e innovador", dice Brian Tucker, AIA, NCARB, LEED AP BD+C, planificador sénior, educación superior, director de Page Southerland Page, Inc. "Complejo el diseño del espacio de microscopía e imágenes a menudo solo está impulsado por las necesidades técnicas y funcionales de los instrumentos, la estética queda en un segundo plano. Estamos agradecidos de que Johns Hopkins haya desafiado a nuestro equipo de planificadores a crear espacios que fueran funcional y estéticamente innovadores. Además, este proyecto refuerza la oportunidad única que existe en la reutilización de edificios históricos existentes para espacios de laboratorio modernos de última generación. El resultado es una instalación de exhibición que realmente se destaca entre sus pares".