“En distintas regiones del planeta, la naturaleza impone condiciones adversas al cuerpo humano. En estos lugares, diseñar un edificio es casi como crear ropa: un artefacto que protege y ofrece comodidad. Este desafío requiere prestaciones tecnológicas que deben combinarse con la estética. Hacer que los seres humanos se sientan bien implica algo más que satisfacer nociones de confort y seguridad; también se trata de trabajar con los espacios en sus dimensiones simbólicas y perceptuales”. Así comienza la descripción del proyecto de la Estación Antártica Comandante Ferraz de Estúdio 41, ubicada en la Península de Keller, donde el mar circundante se congela durante unos seis a siete meses al año, en el que todo y todos llegan por avión o barco y la ferretería más cercana está a días de distancia. Si diseñar un edificio ya presenta innumerables complejidades, no es difícil imaginar los desafíos adicionales al desarrollar algo en un ambiente extremo, como temperaturas muy altas o bajas, o en lugares susceptibles a la corrosión, radiación, entre otros. En este artículo exploraremos las dificultades, las principales soluciones y los materiales utilizados en estos contextos.
Los profesionales de la arquitectura deben crear edificios que puedan resistir los efectos de la naturaleza y proporcionar un refugio adecuado a sus residentes. Si bien esta es básicamente la función principal de los edificios, lograrla en entornos desafiantes implica considerar varios aspectos, como la funcionalidad, la ventilación, el aislamiento, la forma, el diseño sísmico, los materiales de construcción, las técnicas y la estética. Esto requiere una combinación de creatividad y practicidad, exigiendo que la forma y la función estén equilibradas y al mismo tiempo garantizando que las estructuras sean duraderas y eficaces. Para ello, comprender las dificultades y requisitos específicos de cada ubicación es crucial a la hora de planificar estos entornos.
Un enfoque esencial es utilizar técnicas de diseño pasivo, que utilizan recursos renovables y minimizan la necesidad de sistemas activos de calefacción y refrigeración. Por ejemplo, los edificios en zonas desérticas podrían diseñarse para maximizar la exposición solar y minimizar la pérdida de calor, mientras que las estructuras en regiones frías deberían utilizar paredes gruesas y sistemas de sombra para bloquear el calor excesivo. Además, los diseñadores pueden emplear materiales y tecnologías avanzados para crear edificios más sostenibles y funcionales en entornos hostiles. Las estructuras en climas fríos pueden beneficiarse de materiales aislantes avanzados para aumentar la eficiencia energética, mientras que los edificios en zonas desérticas pueden incorporar paneles solares y otras fuentes de energía renovables para reducir la dependencia de los combustibles fósiles.
Otros factores, como la modularidad y la prefabricación, hacen que la construcción sea más rápida y menos estresante. Los elementos de diseño como la redundancia y la protección contra fallas también garantizan que un edificio permanezca operativo incluso si fallan algunos componentes. Además, los productos diseñados para condiciones difíciles pueden requerir métodos específicos de mantenimiento y reparación, que deben comunicarse claramente a los operadores y estar completamente documentados. Pero ¿cuáles son las principales preguntas y soluciones para cada situación?
Climas fríos
En regiones con temperaturas extremadamente bajas, como el Ártico y la Antártida, los materiales de construcción pueden perder su flexibilidad y volverse más susceptibles a roturas y grietas, y los equipos pueden funcionar mal. Los trabajadores enfrentan riesgos para la salud como congelación e hipotermia. En algunos lugares, el permafrost (suelo permanentemente congelado) también representa un desafío importante para la construcción de cimientos, que debe manejarse con cuidado.
Para mitigar estos desafíos, la estrategia de diseño más eficaz frente a temperaturas extremas es un recinto térmico de alta calidad. Esto significa una combinación de aislamiento, sellado de aire y ventanas del tamaño adecuado. Materiales innovadores como el aerogel pueden reducir significativamente la pérdida de calor. Las ventanas de triple acristalamiento también ayudan a mantener el calor en el interior, proporcionando una barrera eficaz contra el frío exterior. El hormigón armado y el acero especial están diseñados para soportar condiciones de frío extremo manteniendo su integridad estructural. El uso de tecnologías de construcción modular también puede resultar una ventaja, permitiendo la prefabricación de componentes en entornos controlados y su rápido montaje en obra, reduciendo la exposición de los trabajadores al frío intenso. Finalmente, la adopción de energías renovables, como la geotérmica y la solar, adaptadas a climas fríos, puede contribuir a una construcción más sostenible y eficiente. Los sistemas de calefacción geotérmica, por ejemplo, utilizan calor subterráneo que, a pesar de estar congelado en la superficie, puede mantener temperaturas estables a mayores profundidades, proporcionando una fuente de calor constante y confiable.
Climas Cálidos
En regiones con temperaturas extremadamente altas, como desiertos y áreas tropicales, los materiales de construcción pueden expandirse y deteriorarse más rápidamente, y los equipos pueden sobrecalentarse. Los trabajadores se enfrentan a riesgos para la salud, como insolación y deshidratación, y esto debe tenerse en cuenta para garantizar turnos de trabajo seguros. Además, la necesidad constante de refrigeración plantea un desafío importante para la eficiencia energética de los edificios.
Con el objetivo de mitigar estos desafíos, los edificios livianos con estructura de madera o metal son ideales para climas tropicales cálidos y húmedos. Las paredes masivas o pesadas son mejores en climas templados o donde la temperatura difiere significativamente entre el día y la noche. En cualquier caso, es fundamental utilizar soluciones eficientes de aislamiento térmico. Los materiales innovadores, como los revestimientos reflectantes, pueden reducir significativamente la absorción de calor. Los vidrios con protección solar ayudan a mantener más baja la temperatura interna, bloqueando una parte considerable de la radiación solar. Además, los sistemas de ventilación natural, como aberturas y brise-soleil estratégicamente ubicados, mejoran la circulación del aire y reducen la necesidad de aire acondicionado, promoviendo un ambiente interior más fresco y confortable.
Ambientes Marítimos
El aire marino, rico en sal y humedad, acelera la corrosión y supone una importante amenaza para los materiales de construcción. Para combatir esto, es fundamental utilizar materiales que ofrezcan una resistencia superior a la corrosión. Los aceros inoxidables y el aluminio para uso marino son interesantes por sus propiedades ligeras y resistentes a la corrosión. Los revestimientos protectores avanzados, como las pinturas epoxi y poliuretano, proporcionan barreras adicionales contra los elementos corrosivos de la niebla salina.
Materiales como el acero galvanizado, recubierto con una capa de zinc, ofrecen mayor resistencia al óxido y la oxidación. Además, los materiales compuestos avanzados, como los polímeros reforzados con fibras, proporcionan una excelente resistencia a la corrosión sin necesidad de revestimientos o tratamientos adicionales, lo que los convierte en una opción eficaz para la construcción en entornos marinos. Además, es interesante utilizar materiales que presenten una corrosión controlada, es decir, que utilicen capas oxidadas que protejan el interior de la pieza. Este es el caso del cobre, zinc, entre otros.
Fuertes vientos y lluvias
En regiones sujetas a fuertes vientos y lluvias, los materiales de construcción deben poder soportar fuerzas intensas y evitar la infiltración de agua. Para mitigar estos desafíos, es fundamental utilizar materiales que ofrezcan alta resistencia e impermeabilidad. El hormigón armado y el acero estructural son fundamentales debido a su capacidad para resistir fuertes vientos e impactos de escombros. Además, se emplean sistemas de anclaje robustos y técnicas de construcción resistentes a tormentas para aumentar la estabilidad de las estructuras.
Se utilizan materiales impermeables, como membranas impermeabilizantes y revestimientos poliméricos, para evitar la infiltración de agua, protegiendo los cimientos y otras partes vulnerables del edificio. Las ventanas y puertas resistentes a impactos, junto con las contraventanas para tormentas, brindan protección adicional contra los fuertes vientos y lluvias. Además, las técnicas de drenaje eficientes, como canaletas y sistemas de drenaje adecuados, son esenciales para gestionar el agua de lluvia y prevenir daños estructurales.
Altitudes Altas
En estos entornos, los desafíos incluyen la baja presión atmosférica, las variaciones extremas de temperatura, la exposición a una intensa radiación solar y la necesidad de protección contra avalanchas y otros fenómenos naturales. Diseñar edificios en estas condiciones requiere consideraciones específicas de diseño y materiales para garantizar la seguridad, el confort y la eficiencia energética. El aislamiento y el rendimiento térmico son consideraciones críticas. Las ventanas de doble o triple acristalamiento proporcionan aislamiento adicional y ayudan a mantener temperaturas interiores estables. Los materiales con una elevada masa térmica, como el hormigón y la piedra, pueden absorber y liberar calor, contribuyendo a la eficiencia energética.
La integridad estructural es otra preocupación importante. Las estructuras de acero ofrecen flexibilidad y resiliencia, lo que las hace adecuadas para áreas con grandes cargas de nieve y vientos fuertes. Los materiales compuestos avanzados brindan soluciones livianas y de alta resistencia que pueden soportar condiciones climáticas extremas y al mismo tiempo reducir los costos de transporte. Una consideración cuidadosa de estos factores garantiza que los edificios en entornos de gran altitud no sólo sean resilientes y duraderos, sino también energéticamente eficientes y sostenibles.
A la hora de diseñar estructuras para entornos extremos, la elección de los materiales es fundamental para garantizar durabilidad, funcionalidad y sostenibilidad. Cada entorno (regiones polares, desiertos y espacio exterior) requiere materiales específicos que puedan resistir sus desafíos únicos. Además, con la actual crisis climática, es vital considerar la resiliencia de los edificios a condiciones climáticas cada vez más severas. La adopción de prácticas de construcción sostenibles e innovadoras no solo aumenta la longevidad de las estructuras, sino que también contribuye a la mitigación de los impactos ambientales, promoviendo un futuro más seguro y sostenible.
