Las mejores estrategias de diseño para crear edificios resilientes

El Consejo Asesor de Infraestructura Nacional (NIAC), que asesora a la Casa Blanca sobre las amenazas físicas y cibernéticas a la infraestructura crítica, divide la resiliencia en cuatro elementos: Robustez, Ingenio, Recuperación Rápida y Redundancia.

No existe un enfoque único para diseñar un edificio resiliente. El nivel de robustez, ingenio, respuesta rápida y redundancia que se necesita para cualquier proyecto de construcción depende completamente de la misión del cliente, las amenazas que enfrenta y su papel en la comunidad.

La priorización es clave y estos cuatro elementos ayudan a enmarcar el tema de una manera holística y bien informada:

1.   La robustez: es la capacidad de mantener operaciones y funciones críticas frente a una crisis. No todos los edificios deben permanecer operativos durante una crisis, pero para aquellos que lo hacen, la solidez es clave. Los hospitales, por ejemplo, no solo tienen una responsabilidad con los pacientes, sino que a menudo sirven como puntos de reunión seguros para sus comunidades durante una crisis. Esto hace que la robustez sea una importante prioridad de diseño para los hospitales.

2.   El ingenio: es la capacidad de prepararse hábilmente, responder y gestionar una crisis o interrupción a medida que se desarrolla. Incluye la planificación de la continuidad del negocio; capacitación; gestión de la cadena de suministro; priorizar acciones para controlar y mitigar daños; y comunicando efectivamente las decisiones. Muchos de estos elementos dependen del diseño del edificio que minimice la dependencia de recursos externos y permita la flexibilidad en un momento de crisis.

3.   La recuperación rápida: es la capacidad de volver y/o reconstituir las operaciones normales de la manera más rápida y eficiente posible después de una interrupción. Incluye planes de contingencia cuidadosamente redactados, operaciones de emergencia competentes y los medios para llevar a las personas y los recursos adecuados a los lugares correctos. La necesidad de una recuperación rápida es un factor importante en la forma en que diseñamos los sistemas de construcción para que resistan daños y puedan seguir funcionando después de que haya pasado la amenaza inmediata.

4.   La redundancia: es la duplicación de los componentes del sistema de construcción para respaldar los originales en caso de falla. Las características de diseño redundantes, como generadores de respaldo, equipos primarios de calefacción y refrigeración, fuentes de agua alternativas y redes de servicios públicos pueden ayudar a los usuarios a evitar o recuperarse rápidamente de un desastre.

Cuando conversamos sobre la resiliencia con un cliente, debemos buscar la forma que exista una comprensión de los riesgos antes de considerar las estrategias de mitigación. No todas las ubicaciones o tipos de ocupación de edificios tienen las mismas amenazas, y el panorama de las amenazas evoluciona constantemente.  

El cambio climático, la tecnología y los eventos geopolíticos han acercado los horizontes de amenazas y han cuestionado la comprensión tradicional de los eventos de que sucedían hace 50, 100 y 1000 años atrás. Los clientes en las zonas de alta temperatura deben estar preocupados por el aumento del nivel del mar, los incendios forestales y los huracanes y deben prestar especial atención a los nuevos datos científicos del clima.

Los clientes urbanos deben dar mayor peso a los conflictos sociales, la ciberseguridad y las amenazas terroristas.

Como arquitectos y diseñadores, debemos tener en cuenta estos y otros factores al realizar una evaluación de riesgos y una evaluación del nivel de resiliencia. Para los edificios existentes, también realizamos un estudio detallado de la propiedad para documentar las vulnerabilidades. A partir de estos análisis creamos una tabla de riesgos, que integra los resultados de todos nuestros análisis.  

Nuestro papel como planificadores, arquitectos, ingenieros y diseñadores de interiores es guiar a los propietarios de edificios a través de estas conversaciones. Las soluciones de diseño solo vienen después de que llegamos a un consenso sobre las prioridades. 

En Estados Unidos, existe una nueva herramienta de los investigadores de la Universidad de Maryland que es capaz de mostrar una imagen de dónde estará el clima de las ciudades americanas dentro de 60 años. Los usuarios pueden acceder a la herramienta Climas Urbanos Futuroshttps://fitzlab.shinyapps.io/cityapp/  y podrán comparar el clima actual de una ciudad y las proyecciones para el 2080. Por ejemplo, Washington, DC será cálido y húmedo como el norte de Mississippi. El estudio mapeó las diferencias climáticas bajo dos trayectorias de emisión: emisiones no mitigadas RCP8.5 (Rutas de Concentración Representativas), el escenario más acorde con lo que podría esperarse dadas las políticas actuales y la velocidad de la acción global, y emisiones mitigadas RCP4.5, que supone se implementan políticas para limitar las emisiones, como el Acuerdo de París.

El RCP8.5 es considerado como de altas tasas de emisiones de GEI. Los escenarios RCP6.0 y RCP4.5 pueden ser considerados como escenarios de mitigación mediana, en tanto que el RCP2.6 puede ser considerado como el grado más bajo de emisiones. Las RCP proveen información de un rango de emisión y concentraciones de Gases de Efecto Invernadero (GEI). 

También debemos pensar en sobreponer los desastres causados por el hombre, como los ataques terroristas, los disturbios y otros delitos violentos, que exigen una mirada holística del entorno construido y la exploración de estrategias activas y pasivas para la seguridad pública y la resiliencia física. Un desastre accidental puede ser igualmente disruptivo como un transformador que pueda ser chocado por un automóvil o una excavación que puede golpear una línea de gas.  

Nuestra creciente dependencia de la tecnología y la creciente sofisticación de los ataques han hecho que la ciberseguridad sea un desafío de resiliencia cada vez mayor. En 2015, un ataque cibernético provocó un gran corte de energía en Ucrania, dejando a aproximadamente 230.000 personas sin electricidad. Un ataque de ransomware en 2021 en un oleoducto provocó escasez de gas en una docena de estados americanos Estos ejemplos ilustran el hecho de que los ataques cibernéticos hacen más que afectar los sistemas informáticos y comprometer nuestra información personal, pueden cerrar ciudades. 

Cualquier estrategia de resiliencia debe considerar el impacto de los ataques cibernéticos en los sistemas de infraestructura más grandes que soportan los edificios que ocupamos. Esto significa buscar formas de mantener las operaciones de construcción cuando un ataque cibernético corta la energía, el agua, el gas y otros servicios públicos críticos. 

El diseño de los espacios interiores juega un papel importante en nuestra vulnerabilidad o protección contra las amenazas ambientales. La pandemia nos ha hecho a todos más conscientes de los peligros para la salud que podemos enfrentar en espacios cerrados, desde patógenos en el aire durante la temporada de gripe hasta la liberación de gases químicos de algún producto en particular.  

Las respuestas de diseño a las amenazas ambientales también toman formas activas y pasivas. En el frente activo, los sistemas de aire acondicionado y calefacción deben responder dinámicamente a las amenazas externas como patógenos, contaminación, incendios forestales y condiciones estacionales. En el frente pasivo, los ambientes interiores deben ser fáciles de limpiar, libres de materiales nocivos y llenos de características que promuevan el bienestar, como la luz natural, el acceso a las áreas exteriores y el aire limpio.  

A medida que avanzaba la pandemia de COVID-19, las grandes ciudades vieron colapsar las actividades que hacen que la vida urbana sea económica y socialmente entretenida. Reiniciar el motor económico que impulsa la vida urbana requerirá nuevas formas de diseñar edificios de oficinas, espacios comerciales, estacionamientos, espacios públicos y municipales, priorizando la salud y la flexibilidad. 

El diseño resiliente después de la pandemia requerirá hacer frente a una mayor conciencia sobre la salud, la dinámica cambiante del lugar de trabajo, los cambios demográficos y una mayor dependencia de la logística digital. Los arquitectos y diseñadores tendrán que inventar nuevas formas de entregar la suficiente preparación para combatir futuras pandemias, junto a pensar en flexibilidad, densidad inteligente, adaptabilidad y bienestar en el entorno construido con el propósito de la continuidad económica. 

La mayoría de los edificios dependen de una amplia gama de servicios y utilidades con soporte externo para operar. Dependiendo de las necesidades de cada cliente, el plan de resiliencia puede requerir la capacidad de operar de forma independiente.  

La generación de energía en el sitio es común en hospitales, centros de datos y cualquier institución que sirva como un espacio seguro público durante desastres. Sin embargo, los generadores de emergencia generalmente funcionan con combustible diesel o gas natural, lo que hace que la instalación dependa de fuentes externas. Al elaborar una estrategia de resiliencia, el equipo de diseño debe considerar las dependencias posteriores y desarrollar soluciones en consecuencia. El nivel de generación adicional en el sitio necesario depende de los riesgos de cada cliente y de los objetivos operativos continuos durante los eventos de interrupción, lo que requiere una evaluación cuidadosa para comprender los requisitos de diseño.

La energía renovable, como la solar, la eólica y la biomasa, pueden reducir significativamente la dependencia de las fuentes de energía de los servicios públicos tradicionales o incluso permitir el funcionamiento fuera de la red. Dependiendo de la ubicación, los costos de los servicios públicos y las oportunidades de reembolso disponibles, el ROI de las energías renovables es cada vez más favorable para los propietarios, especialmente cuando se considera el costo de oportunidad del tiempo de inactividad durante una interrupción de los servicios públicos.

Comprender el impacto, incluido el impacto financiero, de un apagón es importante para incluirlo en cualquier conversación sobre energía renovable. 

Las microrredes mejoran la resiliencia al vincular el edificio a una cooperativa de energía localizada que opera de forma autónoma desde la red tradicional. Cuando un edificio individual no pueda lograr la independencia total de la red, una comunidad más grande podría hacerlo si sus recursos se agrupan. Los edificios que forman parte de un campus o una comunidad pueden aprovechar las conexiones con los generadores vecinos, las matrices fotovoltaicas y otros sistemas para lograr la independencia colectiva de la red más grande.

La captura de agua ayuda a la resiliencia al hacer que los edificios dependan menos de las fuentes públicas de agua durante una crisis. En una situación de huracán o inundación, los sistemas de agua potable y las instalaciones de tratamiento de aguas residuales pueden colapsar. Si bien los camiones cisterna o el agua embotellada pueden complementar las fuentes de agua potable, otros sistemas que dependen del agua, como las calderas y las torres de refrigeración, siguen siendo vulnerables. En casos como estos, los sistemas de captura y almacenamiento de agua de lluvia se vuelven críticos para continuar con las operaciones. 

El diseño de alto rendimiento es un enfoque integrado basado en datos para maximizar la eficiencia y la sostenibilidad de un edificio. Si bien está orientado principalmente a reducir el uso de energía, mejorar la calidad ambiental interior y reducir las emisiones de carbono, las mismas técnicas también ayudan a construir una base sólida para la resiliencia, lo que hace que un edificio dependa menos de los servicios públicos externos y sea más capaz de permanecer operativo durante una interrupción.

La iluminación natural es la disposición estratégica de espacios y elementos de diseño para maximizar la disponibilidad de luz natural en todo un edificio. Los edificios con suficiente iluminación natural pueden funcionar de forma pasiva durante el día, incluso cuando la iluminación eléctrica no está disponible.

La calefacción y refrigeración pasivas ayudan a regular la temperatura interna de un edificio mediante el uso de la energía radiante del sol de forma selectiva y beneficiosa. A través de una cuidadosa selección del sitio de construcción, la orientación y los materiales, y el control de los procesos naturales como la conducción, la convección y la radiación, el edificio puede mantenerse fresco o cálido por sí solo. Además de ahorrar energía durante las condiciones normales de funcionamiento, estas estrategias pueden proporcionar un ambiente interior más cómodo cuando los sistemas activos de calefacción y refrigeración están inactivos.

La ventilación natural aprovecha estas mismas fuerzas para controlar el flujo de aire que entra y sale de un edificio. El uso cuidadoso de la ventilación natural en el diseño de alto rendimiento puede mejorar la calidad del aire interior durante todo el año y reducir la dependencia de la ventilación mecánica.

La gestión de aguas pluviales es el uso sostenible de la orientación del sitio y el paisaje para reducir la escorrentía de agua de lluvia en las calles, jardines y otras áreas. Los drenajes sustentables son extremadamente efectivos para capturar, tratar y filtrar aguas pluviales a medida que avanza río abajo, frenando el agua de lluvia que circula libremente sobre la superficie de un terreno y limpiando el agua mientras se rellena la capa freática. Durante las inundaciones, estas estrategias pueden hacer o deshacer la capacidad de un edificio para sobrevivir y recuperarse.

Además de reducir la dependencia de los sistemas de emergencia, el diseño de alto rendimiento mejora la velocidad de recuperación. Una menor demanda de energía significa que se necesitan menos recursos de respaldo para volver a funcionar. Esto permite el uso de equipos de generación de energía independientes más pequeños, lo que reduce la necesidad de fuentes de combustible de respaldo y disminuye la dependencia de las cadenas de suministro externas durante un desastre. La incorporación de energía renovable mejora aún más la velocidad de recuperación al proporcionar al edificio una fuente de energía sin importar la situación que lo rodea.

La resiliencia tendrá un significado diferente para cada propietario ycada cliente tiene una misión específica que cumplir, y los edificios solo facilitan esa misión.

Como tal, el nivel de resiliencia de cualquier edificio debe calibrarse según las necesidades prácticas del cliente. Lo importante es iniciar la conversación temprano. Al abordar los objetivos de resiliencia al comienzo del proceso de diseño, podemos evaluar y cuantificar el riesgo de manera efectiva, recomendar soluciones de diseño y lograr el nivel adecuado de resiliencia a través de técnicas activas y pasivas, independiente si el enfoque correcto sea hacer todo o nada, este mundo cambiante exige que la resiliencia sea una conversación central en cada proyecto de construcción.