Todo lo que necesitas saber sobre Ingeniería Estructural Sostenible

¿Qué es la Ingeniería Estructural Sostenible? Es un campo que ha cobrado una importancia significativa en los últimos años debido a las crecientes preocupaciones globales sobre el impacto ambiental y la necesidad de una infraestructura resiliente. A medida que continuamos enfrentando los desafíos del cambio climático y el agotamiento de recursos, se vuelve crucial diseñar y construir edificios e infraestructura que no solo sean estructuralmente sólidas sino también ecológicas. En este artículo, profundizaremos en aspectos claves de la ingeniería estructural sostenible, explorando sus principios, beneficios y los innovadores enfoques de diseño utilizados para lograr este tipo de construcciones sostenibles.

Si bien la ingeniería estructural puede ayudar a mejorar las características sustentables de un edificio, hay que enfatizar que existen otras disciplinas profesionales dentro del equipo de diseño como la arquitectura, la ingeniería mecánica, la eléctrica y otras que también aportan muchos beneficios para lograr estructuras de esta tipología. 

La importancia de la ingeniería estructural sostenible

La ingeniería estructural sostenible juega un papel fundamental en la construcción y el diseño de edificios contemporáneos, lo que destaca su importancia. Al incorporar materiales sostenibles e implementar prácticas de diseño consecuentes con el medio ambiente, los ingenieros estructurales toman medidas cruciales para minimizar la huella ecológica de los edificios. 

El informe del US Green Building Council presenta estadísticas alarmantes, que revelan que los edificios consumen un asombroso 41 % de la energía mundial, el 25 % del agua del planeta y contribuyen en un 30 % con las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero. Estas cifras subrayan la necesidad urgente de estructuras sostenibles que mitiguen de manera efectiva el impacto ambiental que están provocando. En nuestros días, ha quedado más que demostrado los beneficios que brindan los edificios ecológicos. Entre los más significativos se incluyen: mejorías en la calidad del aire interior, reducción de los costos operativos y aumento de la productividad.

Principios de Diseño Sostenible en Estructuras

Los principios de diseño sostenible están en el centro de los diseños sostenibles y guían el proceso de toma de decisiones desde la concepción hasta su finalización. Exploremos algunos principios claves del diseño sostenible en proyectos de construcción:

Eficiencia energética:

A través de la implementación de estrategias de diseño innovadoras como el diseño solar pasivo, la ventilación natural y los sistemas de iluminación de bajo consumo, los expertos en diseño tienen el poder de minimizar el consumo de energía de los edificios y la infraestructura. Por ejemplo, la ubicación estratégica de ventanas y puertas para aprovechar la luz natural del sol puede disminuir efectivamente la necesidad de iluminación y calefacción artificiales. Además, la incorporación de materiales como el hormigón o el ladrillo que poseen propiedades de absorción y retención de calor contribuyen al diseño solar pasivo.

Para impulsar aún más la eficiencia energética y reducir la dependencia de los combustibles fósiles, resulta vital el uso de una integración de tecnologías de energías renovables, como pueden ser paneles solares y turbinas eólicas. También los ingenieros pueden utilizar características como ventanas operables, tragaluces y atrios para facilitar la ventilación natural. Además, el consumo de energía se reducirá sustancialmente mediante la instalación de sistemas de iluminación energéticamente eficientes, como luces LED, y la implementación de sensores, que apaguen automáticamente las luces en las habitaciones desocupadas.

 Selección de materiales:

Para diseñar estructuras sostenibles, los expertos en diseño reconocen la importancia de elegir materiales que no solo sean estructuralmente sólidos sino también respetuosos con el medio ambiente, con baja energía incorporada y huellas ambientales insignificantes. Al priorizar el uso de materiales reciclados, recuperados y de origen local, estos ingenieros contribuyen activamente a reducir las emisiones de carbono, frenar la extracción de recursos y fomentar los principios de una economía circular.

Los expertos en diseño también dan prioridad a los materiales centrándose en la durabilidad y el rendimiento a largo plazo. Al seleccionar materiales que puedan resistir la prueba del tiempo, se minimiza la necesidad de mantenimiento y reemplazo frecuentes, lo que reduce el consumo de recursos y la generación de desechos. Invertir en materiales de alta calidad por adelantado se traduce en costos de ciclo de vida reducidos y una sustentabilidad general mejorada.

Evaluación del ciclo de vida:

La evaluación del ciclo de vida (LCA) juega un papel fundamental en la evaluación del impacto ambiental asociado con una estructura a lo largo de todo su ciclo de vida, que abarca varias etapas, como la extracción de materia prima, fabricación, construcción, operación y eliminación. Al realizar LCA, los equipos de diseño pueden obtener información valiosa sobre las implicaciones ambientales de sus proyectos e identificar posibles oportunidades de mejoras, lo que les permite tomar decisiones informadas que reducen de manera efectiva la huella ambiental general.

La importancia de LCA radica en su capacidad para proporcionar una visión holística del impacto ambiental de una estructura. En lugar de centrarse únicamente en una fase o aspecto particular de un proyecto, LCA tiene en cuenta todo el ciclo de vida, lo que permite a los profesionales del diseño evaluar los efectos acumulativos de varias actividades y procesos.

Administración del Agua:

A través de la integración de accesorios de ahorro de agua, sistemas de recolección de agua de lluvia, reciclaje de aguas grises y sistemas de drenaje sostenibles, los ingenieros priorizan la utilización eficiente del agua, previenen su contaminación y promueven la recarga de aguas subterráneas. Estas prácticas innovadoras contribuyen a la conservación de los recursos hídricos y mejoran la sostenibilidad general del entorno construido. Al implementar tales estrategias, la ingeniería estructural sostenible tiene como objetivo crear un equilibrio armonioso entre las necesidades humanas y la preservación de los preciosos ecosistemas acuáticos de la naturaleza.

Mitigación de Impacto Ambiental:

La mitigación del impacto ambiental es un aspecto crucial de las estructuras sostenibles, ya que se esfuerza por minimizar los efectos negativos de los proyectos de construcción en el medio ambiente. Los equipos de diseño emplean una variedad de estrategias y técnicas, incluida la selección cuidadosa del sitio, la planificación sensible del uso de la tierra y la preservación de los hábitats naturales, disminuyendo así las alteraciones de los ecosistemas y promoviendo la sostenibilidad a largo plazo. De igual forma, para reducir la contaminación relacionada con la construcción incorporan diversas medidas como son: el control de la erosión, la supresión del polvo y prácticas eficaces de gestión de residuos.

Las técnicas de supresión de polvo también se emplean para minimizar la liberación de partículas en el aire durante las actividades de construcción. Esto se logra mediante la aplicación de rociadores de agua, pantallas antipolvo o el uso de materiales ecológicos que generan menos polvo. Al reducir los contaminantes transportados por el aire, mejoran la calidad de este, mitigando así los peligros potenciales para la salud tanto de los trabajadores como de las comunidades cercanas.

Beneficios de las estructuras sostenibles

Las estructuras sostenibles ofrecen numerosos beneficios que van más allá de las consideraciones ambientales. Exploremos las ventajas de adoptar prácticas sostenibles:

Beneficios ambientales

Los diseños sostenibles priorizan el contexto ecológico del sitio de un proyecto, con el objetivo de minimizar la alteración del entorno natural y promover la biodiversidad. Los profesionales del diseño consideran los ecosistemas existentes, los hábitats naturales y la biodiversidad, asegurando que las actividades de construcción no dañen la flora ni la fauna, preservando así el delicado equilibrio del área. Igualmente, las prácticas de diseño sostenible fomentan la integración de espacios verdes. Ejemplo de ellos son; los techos verdes, jardines verticales y un paisajismo amigable con la vida silvestre. Estas características no solo respaldan y mejoran los ecosistemas urbanos, sino que también contribuyen a la preservación de la biodiversidad, creando un entorno más saludable y sostenible tanto social como medio ambiental. Necesitamos incorporarnos de forma inmediata al trabajo de conjunto que ya realizan muchos profesionales para cambiar nuestra relación con la naturaleza. 

Beneficios económicos

Las estructuras sostenibles brindan varios beneficios económicos, que incluyen ahorros en costos de energía, aumento del valor de la propiedad, costos operativos reducidos, acceso a incentivos gubernamentales, creación de empleo y mitigación de riesgos. Es importante señalar que los beneficios económicos de las estructuras sostenibles están interconectados con los beneficios ambientales y sociales que brindan. Al considerar el impacto holístico de los proyectos de construcción, las partes interesadas pueden lograr un resultado más sostenible y económicamente viable. 

Profundicemos más en estos aspectos:

• 1. Ahorro de costos de energía: los diseños sostenibles se enfocan en la eficiencia energética, lo que resulta en un consumo de energía reducido y facturas de servicios públicos más bajas para los propietarios y ocupantes del edificio. Al incorporar principios de diseño de eficiencia energética, utilizar fuentes de energía renovable e implementar sistemas operativos eficientes, las estructuras sostenibles pueden reducir significativamente los costos de energía durante su vida útil. Estos ahorros de energía se traducen a largo plazo en beneficios financieros, ofreciendo a los propietarios de edificios una mayor rentabilidad de sus economías. 

• 2. Mayor valor de propiedad: Los edificios sostenibles, en comparación con otras estructuras convencionales son muy demandados y frecuentemente tienen un alto valor de mercado. Los inversores, inquilinos y propietarios de viviendas priorizan cada vez más las características y certificaciones sostenibles, como LEED (Liderazgo en Energía y Diseño Ambiental) o BREEAM (Método de Evaluación Ambiental del Establecimiento de Investigación de Edificios). Los diseños sostenibles mejoran la comerciabilidad y el atractivo de las propiedades, lo que conlleva a un aumento del valor de estos inmuebles y un posible retorno efectivo de la inversión.

• 3. Creación de empleo y crecimiento económico: los diseños sostenibles contribuyen a la creación de empleo y al crecimiento económico. La transición a un entorno construido sostenible requiere profesionales capacitados, incluidos; arquitectos, ingenieros, contratistas y técnicos. El crecimiento de las prácticas de construcción sostenible fomenta las oportunidades de empleo en los sectores de tecnología ecológica, como la energía renovable, los sistemas de eficiencia energética y los materiales sostenibles. Además, los proyectos de construcción sostenible estimulan las economías locales estableciendo una mayor demanda de bienes y servicios de proveedores, contratistas y otras industrias relacionadas.

• 4. Incentivos y certificaciones gubernamentales: los gobiernos y organismos reguladores de todo el mundo ofrecen diversos incentivos y apoyo financiero para esta tipología de proyectos de construcción sostenible. Estos incentivos pueden incluir beneficios fiscales, subvenciones, reembolsos y procesos de obtención de permisos acelerados. Además, buscar certificaciones de construcción ecológica (LEED o BREEAM) puede proporcionar acceso a incentivos y reconocimientos adicionales, facilitando el acceso a la financiación y/o atrayendo a posibles inversores.

• 5. Mitigación de riesgos: todas las estructuras sostenibles incorporan principios de resiliencia y gestión de riesgos, lo que reduce el potencial de daño y los costos de reparación asociados. Al diseñar estructuras que consigan soportar desastres naturales, eventos climáticos extremos e impactos del cambio climático, se minimizan los riesgos de daños a la propiedad y la interrupción del negocio. Este enfoque proactivo para la mitigación de riesgos genera ahorros sustanciales en costos y ofrece una mayor continuidad del negocio.

Beneficios sociales

Los edificios sostenibles priorizan la salud y el bienestar de los ocupantes mediante la creación de ambientes interiores que promuevan una vida saludable y segura. Al incorporar abundante luz natural, sistemas de ventilación efectivos y el uso de materiales no tóxicos y de bajo VOC, se mejora la calidad del aire interior, lo que reduce el riesgo de problemas respiratorios y alergias. Además, al brindar acceso a la luz del día, vistas de la naturaleza circundante y mantener condiciones térmicas confortables contribuye a una mayor satisfacción, productividad y bienestar general de sus ocupantes.

 Por otro lado, las estructuras sostenibles adoptan principios de diseño inclusivos y accesibles. Los edificios e infraestructura se planifican cuidadosamente para acomodar a las personas de todas las edades, habilidades y movilidades. Esto implica incorporar rampas, ascensores, baños accesibles y señalizaciones claras para personas con discapacidades. Al adoptar un diseño inclusivo, se garantiza la igualdad de acceso y participación, fomentando una sociedad más equitativa.

Estos diseños sostenibles sirven como plataforma para la educación y la conciencia sobre la sostenibilidad y la responsabilidad medioambiental. Al implementar características y tecnologías de diseño sostenible, los edificios se convierten en modelos vivos de estas prácticas. Esto crea oportunidades para educar a los ocupantes, visitantes y la comunidad general sobre la importancia de la sustentabilidad, inspirando cambios de comportamiento y promoviendo una cultura de gestión ambiental.

El papel de los equipos de diseño

A medida que el mundo se enfrenta a los desafíos del cambio climático, el papel vital de los equipos de diseño para lograr la sostenibilidad estructural se ha vuelto cada vez más evidente. Con el creciente interés público en las estrategias de construcción ecológicas, los profesionales del diseño se han convertido en la fuerza impulsora detrás de las prácticas de construcción ambientalmente responsables. En Florida, ciertas agencias han exigido la demanda de edificios sostenibles, ejemplificado por la ciudad de Coral Gables que requiere que todos los edificios de nueva construcción de 20,000 pies cuadrados o más tengan la certificación LEED. En este contexto, la necesidad de una orientación experta es de suma importancia. 

En Eastern Engineering Group, renombrada firma de ingenieros estructurales, ofrecemos una experiencia incomparable y un profundo compromiso con la sustentabilidad. Contáctenos si tiene alguna pregunta o necesita ayuda para implementar prácticas de construcción sostenible.

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