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ADAPTACIÓN, MITIGACIÓN Y SUSTENTABILIDAD: ¿qué tienen que ver los huesos humanos con la construcción sustentable?

imagen de un andamio hecho con huesos que son casi transparentes

 

Por Wilfredo Méndez Vázquez

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Fácilmente, somos capaces de identificar diversas preocupaciones de la sociedad global en general. Las amenazas naturales, la adicción energética, la contaminación y la inefectividad de las industrias y de los sistemas en los que una vez depositamos nuestra confianza son algunos ejemplos de tales preocupaciones. La sociedad puertorriqueña no está exenta de estas inquietudes y realidades contemporáneas. De hecho, Puerto Rico, previo al 1999, ya figuraba entre los países caribeños con mayores emisiones de CO2. Además, históricamente, hemos sido amenazados por fenómenos atmosféricos y terremotos. Finalmente, en la actualidad, podemos identificar cómo la industria de la construcción local ha sido incongruente al atender estos problemas.

La industria de la construcción contribuye grandemente a la adicción energética que sufren muchos países en la actualidad. La fabricación de hormigón, por ejemplo, es responsable del 7 al 10 por ciento de las emisiones globales de CO2, convirtiéndola así en la tercera causa significativa del calentamiento global. Por otro lado, la mala aplicación del hormigón armado en Puerto Rico, debido a su uso excesivo y a la errónea aplicación del material durante la construcción, contribuye a la vulnerabilidad de las estructuras ante nuestra mayor amenaza natural latente, los terremotos.

Los recientes terremotos en Haití, Chile, y Japón sirven para alertar a la ciudadanía puertorriqueña sobre la importancia de estar preparada ante tal eventualidad. Wilfredo Méndez, un arquitecto recién graduado de la Escuela de Arquitectura en la Universidad de Puerto Rico, atribuye la vulnerabilidad de nuestras estructuras y su ineficiencia ecológica a la falta de adaptación de nuestra industria de la construcción a las características geográficas y ambientales de nuestro contexto. En su tesis de maestría en la Escuela de Arquitectura, Principios de una Cultura Biotectónica, propuso la intersección entre la biología y el diseño estructural con el fin de mejorar el comportamiento sísmico de las edificaciones de cemento. Así mismo, se enfocó en adaptar la forma de las estructuras de hormigón con el fin de confinar el uso del material a aquellas partes del diseño en que desempañaba una función para, de este modo, no desperdiciar material. Como investigador y arquitecto (AIT), Méndez desarrolló la propuesta junto a los profesores Luis Daza y Humberto Cavallin, de la misma Escuela, y al profesor José Pagán, de la Escuela de Arquitectura de la Pontificia Universidad Católica en Ponce.

Lo innovador del proyecto radicó en su inspiración en la biomimesis. Esta filosofía científica promueve la eficiencia y la sustentabilidad de todo diseño humano mediante la imitación de las estrategias de diseño de la naturaleza. Inspirada en el estudio del esqueleto humano, la tesis definió mejores principios de diseño estructural que aquellos típicamente utilizados en la isla. Estos nuevos principios de origen biológico adaptan las estructuras de cemento a las condiciones sísmicas y ambientales de Puerto Rico.

Según la investigación realizada para este proyecto, las implicaciones de un terremoto fuerte en Puerto Rico podrían agravarse debido a que, típicamente, nuestras edificaciones sufren de sobrepeso debido a la tendencia a hacer cada elemento estructural (vigas y columnas) más grueso de lo necesario. Este sobrepeso compromete la seguridad del edificio, pues la fuerza del impacto sísmico aumenta en la medida en que aumenta el peso del edificio. Además de este problema, el exceso de material resulta contraproducente para el ambiente.

La propuesta estuvo inspirada en las características del hueso más fuerte de nuestro cuerpo: el fémur, el hueso que va de la cadera a la rodilla. La forma del fémur refleja la adaptación de este hueso a los esfuerzos que se generan en su anatomía al caminar, correr, o saltar. Debido a esta propiedad, su estructura es bien eficiente, pues genera un hueso liviano aunque muy fuerte. Tomando esto en consideración, la propuesta arquitectónica consigue traducir las propiedades de fortaleza y ligereza a la estructura típica de hormigón en Puerto Rico, compuesta por pórticos de vigas y columnas. El objetivo fue minimizar la cantidad de material empleado en la estructura para reducir su masa y, en efecto, la intensidad del impacto de un terremoto, e, igualmente, reducir las emisiones de CO2 durante la fabricación de los elementos estructurales.

Con los parámetros definidos y utilizando métodos computacionales, se diseñaron columnas y vigas cuya distribución del material en la forma se ajusta al movimiento generado por un terremoto. Así se redujo la cantidad de material al mínimo necesario. Al reducir la cantidad de material empleado, la propuesta estructural consiguió reducir hasta 110 libras de emisiones de CO2 por cada componente estructural (columna / viga). Efectivamente, por la adaptación del sistema, el diseño propuesto también redujo significativamente el impacto sísmico sobre una estructura típica y resultó ser más fuerte que el sistema convencional.

Recientemente, este proyecto se convirtió en el primero desarrollado en Puerto Rico en ser aceptado por The Biomimicry Institute como un producto con potencial para el desarrollo de futuros diseños sustentables inspirados en biomimesis. Este instituto se encarga de reconocer las mejores estrategias del diseño eficiente fundamentado en biomimesis alrededor del mundo. Los méritos de la investigación han inspirado una propuesta, a desarrollarse en conjunto con el Decanato de Estudios Graduados e Investigación de la UPR, para la evaluación de la National Science Foundation con el fin de realizar pruebas de laboratorio y fomentar el desarrollo del sistema, que a su vez fomenta la evolución de nuestro sistema estructural convencional.

La tesis desarrollada establece los principios básicos para armonizar eficiencia con sustentabilidad. Ciertamente, los principios de adaptación de las cosas vivas, aplicados, demuestran ser un mejor modelo para el desarrollo de futuros diseños arquitectónicos y/o estructurales que se integran eficientemente al contexto geográfico y a todas sus implicaciones. En fin, adaptación no solo demuestra ser sinónimo de mitigación y seguridad, sino que también significa sustentabilidad.

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