Built: The Hidden Stories Behind Our Structures de Roma Agrawal explora la ingeniería estructural y cómo ha evolucionado a lo largo de la historia. El libro examina cómo los materiales y técnicas de construcción han cambiado con el tiempo, y cómo esto ha permitido la creación de estructuras cada vez más grandes y complejas.
Además, Agrawal también comparte su experiencia personal como ingeniera estructural y cómo ha contribuido a proyectos notables como The Shard en Londres.
El libro también aborda temas como el impacto ambiental de la construcción y cómo los ingenieros estructurales pueden ayudar a crear un mundo más sostenible.
Principales ideas de Built de Roma Agrawal
- El trabajo de un ingeniero es construir estructuras que puedan resistir las fuerzas de la naturaleza.
- Los edificios modernos emplean muchos de los mismos componentes que en los primeros días de construcción.
- Los ingenieros estructurales deben tener en cuenta el viento y los terremotos, entre otras fuerzas de la naturaleza.
- Los desastres tienen mucho que enseñarnos sobre mejores prácticas de construcción.
- Los materiales de la ingeniería estructural moderna tienen una larga historia.
- El hormigón no es tan aburrido como podría pensar.
- Las estructuras modernas alcanzan el cielo.
- El destino de una estructura puede estar determinado por el terreno sobre el que se asienta.
- Una construcción innovadora puede ayudar a suministrar agua a las regiones secas.
- La historia del excremento humano contiene la historia de la civilización.
- Un puñado de mujeres pioneras han luchado contra la desigualdad de género en el campo de la ingeniería.
- La ingeniería estructural tiene un futuro brillante.
El trabajo de un ingeniero es construir estructuras que puedan resistir las fuerzas de la naturaleza.
El 27 de agosto de 1907, muy por encima del río San Lorenzo de Canadá, un equipo de 86 trabajadores estaba construyendo el puente de Quebec. La construcción había estado en marcha durante cuatro años, pero esa fatídica tarde, una gran sección del puente se derrumbó. El desastre duró menos de 20 segundos y 75 trabajadores perdieron la vida.
Desafortunadamente, normalmente sólo cuando sucede algo como esto (cuando un ingeniero jefe comete un error de cálculo y se produce un desastre) la ingeniería estructural entra en las noticias.
Pero abundan los triunfos de la ingeniería estructural. Cada edificio intacto es un testimonio del profundo conocimiento que tienen los ingenieros de las fuerzas de la naturaleza y del estrés que esas fuerzas ejercen sobre las estructuras artificiales.
En términos generales, existen dos tipos de fuerzas que ejercen tensión sobre las estructuras: compresión y tensión.
Cuando se coloca peso sobre un objeto, la fuerza fluye hacia abajo desde el peso, comprimiendo el objeto. Por ejemplo, cuando estás de pie, tus piernas están comprimidas, soportando la fuerza ejercida por el peso de tu cuerpo.
Por el contrario, cuando se cuelga peso de un objeto, la fuerza fluye hacia abajo y se aleja del objeto, poniéndolo en tensión. Por ejemplo, si levantaras una bola de boliche, tu brazo estaría en tensión.
Si no pudiéramos canalizar estas fuerzas, seríamos incapaces de construir nada. Por eso, desde el principio ideamos sistemas diseñados para hacer precisamente eso.
Nuestros ancestros ciertamente sabían cómo canalizar la compresión, aunque sólo fuera de forma intuitiva. Por lo que sabemos, sus primeras estructuras fueron chozas de adobe de una sola planta, que utilizaban el sistema de carga: el peso del edificio se canalizaba hacia abajo a través de sus gruesos muros de adobe, comprimiéndolos.
En algún momento, nuestros antepasados también aprendieron sobre la tensión. Una vez que obtuvieron acceso a árboles adecuados, comenzaron a construir casas uniendo troncos. Luego sellarían la estructura contra los elementos cubriéndola con pieles de animales o plantas tejidas.
A diferencia de las chozas de barro, estas estructuras utilizaban el sistema de armazón: el peso de la estructura se canalizaba a través de los troncos que, al empujarse unos contra otros, estaban en tensión.
La compresión y la tensión, y los dos sistemas que ideamos para canalizarlas, han sido parte integral de la construcción desde que se levantaron los primeros edificios. Y no son menos importantes hoy.
Los edificios modernos emplean muchos de los mismos componentes que en los primeros días de construcción.
A muchos ingenieros les picó el gusanillo de la construcción cuando eran niños, y muchos de ellos experimentaron las maravillas de la construcción mientras jugaban con su primer set LEGO. Y, en realidad, los edificios modernos no son tan diferentes de las construcciones LEGO: cada uno está compuesto por una variedad de componentes más pequeños.
Tome prácticamente cualquier estructura y encontrará que su marco está hecho de una red de vigas, tirantes, columnas y vigas.
Las columnas son pilares verticales y generalmente se utilizan para canalizar la compresión. Los antiguos griegos y romanos perfeccionaron el uso de columnas, convirtiendo estas secciones verticales del marco de una estructura en una forma de arte. Especialmente impresionantes son las columnas del Partenón, en Atenas, y las del Foro Romano, en Roma.
Las vigas son soportes horizontales largos y sólidos, generalmente de madera, acero u hormigón armado. Son los que normalmente se utilizan para formar los esqueletos de suelos y techos. Cuando se colocan sobre ellos, o cuando se coloca material para techos sobre ellos, canalizan el peso hacia las columnas sobre las que descansan.
Las secciones de un marco que no son ni horizontales ni verticales se denominan tirantes o puntales.
Si un espacio es demasiado grande para que las vigas se extiendan sin ayuda, entonces se pueden emplear cerchas para brindar estabilidad adicional. Las cerchas son estructuras de soporte triangulares compuestas por columnas, vigas y puntales. Son más prácticas que las vigas, ya que los componentes son fácilmente transportables y se pueden ensamblar in situ, y su forma triangular es inherentemente estable.
Las cerchas se utilizan a menudo en la construcción de puentes. Para ver un ejemplo famoso, eche un vistazo al puente Golden Gate. A lo largo de toda su longitud, se puede ver un patrón triangular: son vigas en funcionamiento.
Los marcos de la mayoría de las estructuras no emplean nada más que estos cuatro componentes básicos. Pero algunos edificios son tan grandes que requieren algo extra: un núcleo.
Puedes pensar en un núcleo como la columna vertebral de un edificio. Los núcleos suelen estar hechos de acero u hormigón y ayudan a canalizar las fuerzas externas. Si los fuertes vientos, o cualquier otra fuerza, ejercen presión sobre el edificio, el núcleo ubicado en el centro lo absorbe, canalizándolo hacia abajo y apenas flexionándose, lo que hace que el edificio sea casi imposible de derribar.
Otros edificios modernos adoptan un enfoque diferente. En lugar de un núcleo interno, utilizan un marco externo. Estos se denominan diagrids o marcos reforzados externos. Dos ejemplos famosos son The Gherkin, en Londres, y el Centro Pompidou de París.
Los ingenieros estructurales deben tener en cuenta el viento y los terremotos, entre otras fuerzas de la naturaleza.
La gravedad no es una fuerza que deba tomarse a la ligera, pero al menos es predecible, que es más de lo que se puede decir sobre algunas de las otras fuerzas naturales con las que tienen que lidiar los ingenieros.
El viento plantea un problema especialmente complicado.
Para estructuras de tamaño modesto, el viento no suele ser un problema importante. Un ingeniero simplemente tiene que medir la velocidad normal del viento en el sitio de construcción y tener en cuenta algunas otras cosas: qué tan lejos está el sitio del océano, a qué altura está sobre el nivel del mar y cómo es el terreno circundante. Con esto, puede calcular con precisión la gravedad de la fuerza del viento.
Las complicaciones aumentan exponencialmente para los rascacielos. En lugar de cálculos abstractos, el ingeniero debe construir un modelo a escala del rascacielos, así como del terreno circundante, y luego probarlo en un túnel de viento.
Los rascacielos se encuentran entre los edificios que requieren un núcleo, pero, en algunos casos, un núcleo no es suficiente para evitar que se balanceen con el viento. Por eso, algunos edificios de gran tamaño utilizan un amortiguador de masa sintonizado.
Un amortiguador de masa sintonizado es un péndulo gigantesco situado en el centro de un edificio. Cuando golpea el viento, el péndulo coincide con la frecuencia de resonancia del edificio, oscilando en la dirección opuesta al balanceo del edificio y anulando la fuerza del viento.
El Taipei 101, una torre de 500 metros en Taiwán tiene un enorme amortiguador; Situada entre los pisos ochenta y siete y noventa y dos, pesa 660 toneladas y ya ha salvado la torre al menos una vez. En 2015, cuando el tifón Soudelor azotó Taiwán, el Taipei 101 se mantuvo en pie, ¡aunque su amortiguador registró un movimiento de 1 metro!
Pero el viento no es todo lo que los ingenieros deben enfrentar; También deben pensar en los terremotos, que pueden contrarrestarse con otros tipos de amortiguadores.
Para construir en una región propensa a terremotos, un ingeniero debe investigar un poco. Tiene que estudiar las frecuencias de terremotos pasados y asegurarse de que el edificio en el que está trabajando no tenga una frecuencia natural similar, que se mide determinando cuántas veces por segundo vibra un objeto cuando se le perturba.
O bien, se pueden montar las columnas de la estructura sobre cojinetes: grandes almohadillas de goma que absorben una gran cantidad de vibraciones, aliviando así la fuerza de cualquier terremoto que pueda ocurrir.
Otro método más consiste en colocar amortiguadores entre las columnas, vigas y tirantes de una estructura.
Por ejemplo, la Torre Mayor, una enorme torre en la Ciudad de México, es casi a prueba de terremotos gracias a una red de amortiguadores hidráulicos (¡96 en total!) dispuestos en forma de X a lo largo de la estructura del edificio.
En una ocasión, un enorme terremoto de magnitud 7,6 sacudió la ciudad. No sólo la Torre Mayor resistió intacta, sino que la gente que estaba dentro no tenía ni idea de que había habido un terremoto.
Los desastres tienen mucho que enseñarnos sobre mejores prácticas de construcción.
En 1968, en Canning Town, Londres, Ivy Hodge mató a cuatro personas al intentar preparar una taza de té.
Hodge vivía en un edificio alto hecho de bloques de hormigón prefabricados, que se mantenían unidos nada más que por fricción y una pequeña cantidad de hormigón. Desafortunadamente, ese día de 1968, una caldera defectuosa había estado perdiendo gas en el apartamento de Hodge, por lo que cuando fue a encender la estufa, se produjo una pequeña explosión.
Aunque ni siquiera rompió los tímpanos de Hodge, la explosión derribó la pared de su cocina, que había estado sosteniendo los paneles del apartamento de arriba. Estos paneles se derrumbaron rápidamente, precipitando el colapso de los paneles del piso de abajo, y del piso de abajo, y así sucesivamente hasta que una esquina del rascacielos quedó en ruinas y cuatro personas murieron en sus camas.
Esta tragedia enseñó a los ingenieros algunas lecciones cruciales. De hecho, si la historia no estuviera llena de innumerables colapsos, los ingenieros modernos no serían ni la mitad de buenos hoy en día para construir estructuras tan resilientes.
Para empezar, todo ingeniero que se precie sabe que las partes que componen una estructura deben estar firmemente fijadas entre sí, y que es de suma importancia evitar el efecto desproporcionado, que se refiere a cuando un edificio tiene un único punto de falla.
De hecho, uno de los derrumbes más famosos de la historia moderna (la caída de las Torres Gemelas del World Trade Center) fue el resultado de fallas de ingeniería.
Erigidas en 1973, las Torres Gemelas contaban con un núcleo robusto, hecho de acero, así como con un marco externo que había sido especialmente diseñado para resistir la colisión de un avión.
Sin embargo, los aviones de 1973 no podían contener tanto combustible como los de 2001, y las explosiones cuando los aviones chocaron contra las torres fueron mayores de lo que los ingenieros originales habían imaginado: tan grandes, de hecho, que la pintura protectora El revestimiento de las columnas y vigas de acero de la estructura resultó dañado, así como los paneles de yeso que aislaban el núcleo contra el fuego.
El fuego se propagó rápidamente y el calor se volvió extremo. Pronto, la temperatura se acercaba a los 1.000 grados Celsius y las columnas desprotegidas comenzaron a fallar, provocando que los pisos superiores colapsaran sobre los inferiores.
Desde esta catástrofe, los ingenieros han comenzado a diseñar torres con núcleos de hormigón estables. Esto proporciona estabilidad y al mismo tiempo ofrece a las personas una ruta de escape en caso de que ocurra un desastre.
Los materiales de la ingeniería estructural moderna tienen una larga historia.
Sin duda has visto un edificio de ladrillo. Incluso podrías vivir en uno. ¿Pero sabías que los ladrillos existen desde hace más de 11.000 años?
Allá por el año 9000 a. C., los habitantes neolíticos de Jericó utilizaron ampliamente los ladrillos. Después de moldear trozos de arcilla para convertirlos en ladrillos toscos, los dejaban secar al sol y luego los usaban para construir sus domicilios en forma de colmena.
Este fue el método hasta aproximadamente el año 2900 a. C., cuando la gente del valle del Indo comenzó a utilizar hornos para cocer y endurecer sus ladrillos.
Pero los maestros fabricantes de ladrillos del mundo antiguo fueron los romanos. Estaban familiarizados con el tipo perfecto de arcilla y sabían exactamente cuánto tiempo debía secarse un ladrillo.
Y usaban ladrillos para todo, especialmente para los arcos. Los arcos son ideales para soportar cargas pesadas mediante compresión, y los ladrillos resultaron perfectos para la construcción de arcos.
Lamentablemente, el arte de fabricar ladrillos que los romanos habían perfeccionado se perdió cuando el Imperio Romano cayó en el año 476 d.C. Pasarían 600 años antes de que ladrillos tan excelentes (o arcos de ladrillo tan hermosos) volvieran a verse en Occidente.
Pero no se trata solo del ladrillo; de hecho, los ladrillos no son nada sin mortero.
En el antiguo Egipto, se utilizaba yeso para unir los ladrillos; sin embargo, dado que el yeso se disuelve en agua con el tiempo, resultó ser un adhesivo insuficiente. Obligados a buscar una alternativa, los egipcios idearon una mezcla de morteros de cal que se hacía más fuerte a medida que se secaba y que podía durar mucho, mucho tiempo.
En la antigua China también se estaban introduciendo innovaciones en los morteros. Por ejemplo, pusieron arroz pegajoso en el mortero utilizado en la Gran Muralla, lo que le dio más “flexibilidad”, algo que el mortero necesita para no agrietarse en condiciones climáticas extremas.
El metal también tiene una larga historia, pero no se convirtió en un material de construcción viable hasta hace relativamente poco tiempo.
Aunque la Edad del Hierro comenzó hace más de 2200 años, no fue hasta el siglo XIX, cuando fue posible producir acero en masa, que los edificios comenzaron a incorporar metal con regularidad.
En 1856, un hombre llamado Henry Bessemer descubrió un método práctico para eliminar todas las impurezas del hierro. Tomó un horno y canalizó una corriente de aire caliente a través de él, creando así una reacción exotérmica y temperaturas lo suficientemente altas como para incinerar impurezas que no podían eliminarse en un horno de carbón.
Después de este proceso, fue bastante fácil agregar una medida precisa de carbono al metal, dándole resistencia adicional y, voilà, había llegado la era del acero.
Cuando Bessemer murió en 1898, se habían producido más de 12 millones de toneladas de acero en todo el mundo.
El hormigón no es tan aburrido como podría pensar.
A primera vista, el hormigón puede no parecer una sustancia especialmente interesante. Pero, sin él, algunas de las estructuras más impresionantes del mundo (desde el enorme Panteón de Roma de 2.000 años de antigüedad hasta los imponentes rascacielos de hoy) nunca se habrían construido.
El hormigón es un todo complejo creado a partir de partes simples.
Aquí está la receta básica:
Toma un poco de piedra caliza y arcilla. Mezclar bien. Caliente la mezcla a 1450 grados Celsius, hasta que se funda y forme grumos. Tome estos grumos y tritúrelos hasta convertirlos en polvo. Este polvo es cemento.
Cuando agregas agua al cemento, tendrás una sustancia que, una vez seca, es extremadamente fuerte. Si te falta cemento, puedes poner un poco de arena o grava, lo que aumentará el volumen de la mezcla sin restar solidez. Y ahí lo tienes: concreto .
Esta sustancia sencilla tiene algunas cualidades notables y es perfecta para grandes proyectos de construcción.
Para empezar, gracias a su composición molecular, el hormigón puede resistir una increíble cantidad de compresión, hasta 16 veces más que el ladrillo.
Las estructuras de hormigón también se pueden fundir como una sola pieza, para que no queden puntos débiles. Mientras que las estructuras de ladrillo siempre serán más débiles donde el mortero las mantiene unidas, las estructuras de hormigón tienen la ventaja de ser estructuralmente sólidas y uniformes.
Pero, a pesar de estas ventajas, el hormigón tiene un “desventaja”: no resiste bien la tensión. Este fue un problema hasta la década de 1860, cuando un jardinero francés llamado Joseph Monier encontró una solución.
Las vasijas de barro de Monier tenían una tendencia irritante: a menudo se agrietaban. Monier comenzó a hacer macetas de concreto, ¡pero descubrió que éstas hacían exactamente lo mismo!
Entonces se volvió creativo. Tomó un alambre de metal e hizo una especie de celosía. Con ello reforzó sus macetas de hormigón y el resultado fue revolucionario. La capacidad del hormigón para resistir la compresión y del alambre para resistir la tensión dieron como resultado un material notablemente fuerte.
En 1867, Monier exhibió su innovación en la Expo de París y, hasta el día de hoy, el hormigón armado sigue estando entre los materiales de construcción más versátiles y resistentes que existen.
Las estructuras modernas alcanzan el cielo.
Los rascacielos son inherentemente simbólicos. Son emblemáticos de algunas de las mayores cualidades de la humanidad: nuestra ambición, por ejemplo, y nuestra inagotable capacidad de innovación. Pero sólo recientemente hemos comenzado a construir edificios tan altos como nuestras expectativas.
Durante casi 4.000 años, la estructura más alta del mundo fue la Gran Pirámide de Giza, terminada en 2560 a. C., que, con 146 metros de altura, era bastante pequeña para los estándares actuales. Luego, a partir del siglo XIV, una serie de catedrales intercambiaron la distinción de edificio más alto, y una catedral la perdía frente a otra cada vez que su aguja se rompía debido al mal tiempo.
El primer rascacielos, el Home Insurance Building de Chicago, no se construyó hasta 1884. Desde entonces, nuestra capacidad para construir estructuras enormes ha aumentado considerablemente. La Torre Eiffel, que se completó en 1889, se eleva a unos impresionantes 300 metros, aunque es eclipsada por el edificio más alto de la actualidad, el Burj Khalifa de Dubai, que se eleva a unos asombrosos 828 metros.
Pero tal altura no sería posible sin ascensores, en particular el ascensor de seguridad.
Aunque los ascensores existen desde hace milenios (¡se utilizaban para llevar a los gladiadores romanos a la arena del Coliseo, por ejemplo!), no eran muy seguros hasta hace relativamente poco tiempo. Una cuerda rota podría provocar lesiones graves o la muerte.
Este problema lo solucionó un hombre llamado Elisha Otis, a quien una vez se le asignó la tarea de vaciar un almacén de Nueva York. Harto de mover objetos manualmente de un piso a otro del almacén, a Otis se le ocurrió una manera de hacerlo mecánicamente. Adjuntó un resorte de vagón, que queda plano cuando se comprime y se arquea cuando se suelta, a un marco con bisagras que corre a lo largo de un riel guía con muescas.
Mientras el cable del que depende el ascensor permanezca intacto, la tensión comprime el resorte; Sin embargo, si el cable se rompe, el resorte se arquea, lo que obliga al marco a bloquearse en las muescas y al ascensor a detenerse.
En 1853, en la Feria Mundial de Nueva York, Otis mostró su invento y, menos de cinco años después, se instaló el primer ascensor de seguridad impulsado por vapor.
Estos ascensores permitían a las personas llegar a pisos cada vez más altos. Hoy en día, aproximadamente 7 mil millones de personas utilizan los ascensores cada 72 horas.
El destino de una estructura puede estar determinado por el terreno sobre el que se asienta.
Antes de elaborar planos o planos, un ingeniero debe saber casi todo sobre el terreno sobre el que construirá.
Si no lo hace, puede haber graves consecuencias a largo plazo.
Tomemos como ejemplo la Ciudad de México, cuyo centro histórico se ha hundido unos 10 metros en el transcurso de los últimos 150 años.
El terreno ha sido problemático durante cientos de años. De hecho, solía ser un lago llamado Lago de Texcoco. En 1325, los aztecas construyeron una ciudad en una isla de este lago y la llamaron Tenochtitlán. Para llegar a Tenochtitlán, había que caminar por una de las muchas calzadas de arcilla y tierra, sostenidas por pilotes de madera y que conectaban la ciudad con el continente. Estas calzadas estaban tan bien construidas que todavía funcionan como las vías principales de la Ciudad de México.
En el siglo XVI, los conquistadores españoles destruyeron la ciudad azteca y construyeron una ciudad propia sobre los cimientos de los enormes templos aztecas. En el proceso, talaron todos los árboles de los alrededores, lo que provocó erosión y frecuentes inundaciones.
Cuando los españoles decidieron ampliar la ciudad, causaron más problemas al llenar el lago con tierra, lo que elevó el nivel freático (el nivel al que fluye el agua bajo tierra). El problema era que, cada vez que llovía, se producían inundaciones masivas.
Este problema no se resolvió hasta el siglo XX, cuando se construyeron una serie de canales subterráneos para evacuar el exceso de agua.
Durante todo este tiempo, la ciudad siguió hundiéndose. La Catedral Metropolitana es un buen ejemplo del problema general.
Los diseñadores de la catedral eran perfectamente conscientes de que una estructura tan grande pronto comenzaría a hundirse en el suelo empapado de la Ciudad de México. Entonces, en 1573, cuando comenzó la construcción, primero construyeron una plataforma gigantesca conocida como base de balsa para sostener la catedral.
Pero este plan tenía un defecto. El suelo sobre el que se estaba construyendo no era uniformemente compacto, por lo que, en 1910, la Catedral Metropolitana tenía una inclinación pronunciada. Una esquina estaba a unos buenos 2,4 metros por encima de la otra.
Para corregir esta preocupante inclinación, el Dr. Efraín Ovando-Shelley construyó un modelo de la torre, con muestras reales de suelo debajo de la catedral, simulando así el grado en que las distintas secciones de suelo se habían comprimido durante la historia de la catedral.
Equipados con estos datos, Ovando-Shelley y su equipo perforaron 32 pozos de acceso. Estos pozos contenían un total de 1.500 pozos de extracción, cada uno de entre 6 y 22 metros de largo. A través de estos agujeros sacaron 4.220 metros cúbicos de tierra.
Esto corrigió en gran medida la inclinación y debería garantizar un hundimiento menos desigual en el futuro.
Una construcción innovadora puede ayudar a suministrar agua a las regiones secas.
Las civilizaciones, como los árboles, tienden a surgir dondequiera que haya agua. Pero incluso si no hay agua a la vista, los ingenieros estructurales tienen formas de encontrarla.
De hecho, los ingenieros creativos han estado olfateando fuentes de agua durante miles de años.
En el centro de Irán hay una gran meseta árida rodeada de desierto. Cuando esta región formaba parte de la antigua Persia, las fuentes de agua potable eran escasas. Esto obligó a los persas a encontrar una solución y el resultado fue una construcción inteligente llamada kariz.
Construir un kariz es un proceso. Primero, cavas un hoyo en la ladera de una colina. Si no encuentras tierra húmeda, es hora de buscar una nueva colina y empezar a cavar de nuevo. Una vez que encuentres humedad, pasas al segundo paso, que es dejar un balde en la parte húmeda del hoyo durante unos días. Si el cubo comienza a acumular agua, significa que ha encontrado un acuífero , un depósito subterráneo de agua en la roca.
El tercer paso es cavar una serie de agujeros a lo largo de la colina, creando una línea de pozos. Es importante que cada pozo sea un poco más profundo que el anterior, para que cuando pases al cuarto paso (conectar todos estos pozos cavando un túnel horizontal entre ellos) el agua fluya hasta la base de la colina, donde puede ser fácilmente accesible.
Se estima que en Irán hay 35.000 kariz, y muchos de ellos (como el kariz de 2.700 años de antigüedad de la ciudad de Gonabad, que todavía suministra agua a los 40.000 habitantes de la ciudad) todavía se utilizan en la actualidad.
Pero no es necesario vivir en un desierto para tener dificultades para encontrar suficiente agua potable.
Basta pensar en Singapur, una pequeña isla con más de 5 millones de habitantes. Aunque están rodeadas de océano, las personas que viven allí nunca han tenido una fuente segura de agua.
Durante mucho tiempo Singapur obtuvo su agua de Malasia. Pero Singapur no quería depender de otra nación, sabiendo que la sequía o el conflicto podrían conducir a una catástrofe humanitaria.
Así, Singapur se convirtió en líder en gestión del agua.
Hoy en día, Singapur recoge el 90 por ciento de su agua de lluvia, más que cualquier otro país del mundo. También reutiliza una gran cantidad de aguas residuales y, en 2005, inauguró su primera planta desalinizadora, que produce 30 millones de galones de agua potable todos los días.
Estas innovaciones por sí solas proporcionan el 50 por ciento del agua de Singapur; para 2060, ese porcentaje debería aumentar al 85.
La historia del excremento humano contiene la historia de la civilización.
La forma en que una cultura maneja los desechos humanos es un indicador bastante bueno de cuán avanzada está esa cultura.
Japón es un buen ejemplo.
En la Edad Media, los agricultores japoneses tenían escasez de fertilizantes. No había mucho ganado en la isla, pero la población humana iba en aumento y necesitaba alimento. Entonces, para fertilizar sus cultivos, los agricultores comenzaron a utilizar heces humanas o, como se las llamaba, “tierra nocturna”.
Y, muy pronto, hubo un mercado en auge para ese producto. De hecho, vender caca se volvió tan lucrativo que se aprobaron leyes que convertían a los propietarios en propietarios legales de las heces de sus inquilinos. La orina, para bien o para mal, seguía siendo propiedad de su productor.
A mediados del siglo XVIII, se habían concedido derechos de monopolio a gremios y asociaciones cuyo único propósito era fijar precios justos para las heces. Pero a pesar de estos esfuerzos por hacer cumplir la justicia, el costo siguió siendo excesivamente alto y muchos agricultores corrieron el riesgo de ser encarcelados por robar excremento.
A pesar de sus defectos, este sistema tuvo éxito hasta el siglo XX, momento en el que un auge demográfico provocó algunos problemas desagradables: en dos tercios de las ciudades japonesas, los sistemas de alcantarillado eran totalmente inadecuados.
Londres es otra ciudad que ha tenido que lidiar con más basura de la que le corresponde, literalmente.
Durante la mayor parte de la historia de Londres, todos los desechos humanos (heces, orina, cadáveres, lo que sea) fueron simplemente arrojados al Támesis o a uno de los ríos más pequeños que desembocan en él. Como era de esperar, esto provocó oleadas de malestar, incluidos brotes generalizados de cólera.
Al final, las cosas se pusieron tan feas que el Parlamento se vio obligado a tomar medidas.
En 1858, Londres experimentó un verano extremadamente caluroso. Sus pozos negros, los 200.000 de ellos, así como el Támesis, completamente contaminado, comenzaron a cocinarse. Un hedor pútrido pronto se cernió sobre toda la ciudad.
El “Gran Hedor”, como se conoció, impulsó a la Cámara de los Comunes a actuar sobre lo que se había propuesto desde hacía mucho tiempo: el desarrollo de un sistema de alcantarillado.
Joseph Bazalgette, el hombre asignado para diseñarlo ideó una red de túneles que pasarían por debajo del Támesis y sus afluentes y transportarían los desechos de la ciudad al mar, lejos de la población.
Afortunadamente, Bazalgette anticipó el crecimiento de esa población y también razonó que nadie querría construir un nuevo sistema en el futuro. Y por eso construyó alcantarillas que podían procesar los desechos de aproximadamente 4 millones de personas, el doble de las que vivían entonces en la ciudad.
En 1875 se completaron las alcantarillas de Londres (2.100 kilómetros de túneles). Las vidas de las personas que viven allí han sido mucho mejores desde entonces.
Un puñado de mujeres pioneras han luchado contra la desigualdad de género en el campo de la ingeniería.
Es difícil ser mujer en una industria dominada por hombres. Ser mujer y tratar de mantener una conversación seria con trabajadores de la construcción que tienen la costumbre de colgar fotografías de mujeres desnudas en la pared es, por decir lo mínimo, complicado. Por eso es importante que las aspirantes a ingenieras se inspiren en el pasado.
Tomemos como ejemplo a Emily Warren Roebling, quien, aunque nunca recibió una formación formal, completó la construcción del Puente de Brooklyn en Nueva York.
A Emily siempre le había encantado la ingeniería. Por eso no fue una sorpresa que se casara con Washington Roebling, quien había decidido seguir los pasos de su padre, el famoso ingeniero John Augustus Roebling. Cuando Washington fue a Europa para estudiar técnicas de construcción, Emily también fue y ayudó con su investigación.
En 1865, el año en que Emily y Washington se casaron, John Augustus Roebling fue contratado para diseñar y construir un puente entre Nueva York y Brooklyn. Lamentablemente, apenas unas semanas después de que comenzara la construcción, Juan Augusto contrajo tétanos y murió.
De modo que Washington, el sucesor obvio, asumió el papel de ingeniero jefe.
Pero otra tragedia estaba a la vuelta de la esquina. Washington, que había pasado mucho tiempo en las cámaras estancas y presurizadas utilizadas para trabajar en los cimientos del puente, se torció y tuvo que abandonar la obra.
Afortunadamente, Emily estaba lista para dar un paso al frente. Primero anotó todas las instrucciones de su marido y luego, preocupada de que él no se recuperara, comenzó a manejar su correspondencia y a estudiar matemáticas avanzadas y principios complejos de ingeniería.
Muy pronto, Emily asumió todos los roles de Washington. Trabajó en el sitio y se comunicó directamente con los trabajadores.
Pero, a pesar de su incondicional gestión, la construcción encontró problemas y casi se encontró un nuevo ingeniero jefe para reemplazar a Washington.
Sin embargo, al final, la ciudad permitió que Washington completara el proyecto por poderes, y su representante, Emily, estaba allí, de pie junto al presidente Chester A. Arthur, cuando el puente se abrió al público en 1883.
La ingeniería estructural tiene un futuro brillante.
Ahora sabes mucho sobre la historia de la ingeniería. Pero ¿qué pasa con su futuro? Bueno, a medida que siguen surgiendo nuevas tecnologías, parece volverse cada vez más brillante.
Aquí hay una muestra de algunas técnicas de construcción modernas y más baratas que podrían comenzar a reemplazar a las costosas y obsoletas:
Cuesta mucho construir moldes de madera contrachapada para estructuras de hormigón. De hecho, el moho a menudo consume más presupuesto del edificio que el propio edificio y, por lo general, se desecha después.
Una alternativa a este método derrochador y exorbitante es utilizar moldes de plástico. A diferencia de los moldes inflexibles de madera contrachapada, los moldes de plástico son flexibles, relativamente baratos y fácilmente transportables. Y como el plástico y el hormigón no se unen, los moldes de plástico podrían incluso reutilizarse.
Aunque esta idea se concibió en la década de 1950, sólo recientemente comenzó a ganar fuerza.
Luego está la impresión 3D, que ya está abriendo nuevas perspectivas en ingeniería.
Gracias a la impresión 3D, se pueden producir componentes a precios mucho más bajos y a partir de materiales reciclados. Realmente parece el camino del futuro. Por ejemplo, en 2016 se completó en Madrid un puente peatonal totalmente impreso en 3D.
Otra nueva tecnología también ayudó en la construcción de este puente: los robots. En este caso, ayudaron a analizar cuánto peso podría soportar el puente. Pero los robots también están empezando a utilizarse en procesos de construcción más mundanos, como la colocación de ladrillos y el vertido de hormigón.
Finalmente, los avances en biomimetismo nos están ayudando a utilizar la ingeniosa bioingeniería de la naturaleza en beneficio de nuestros propios edificios.
Tomemos como ejemplo la sala de exposiciones Landesgartenschau de Stuttgart, que sigue el modelo del esqueleto de un erizo de mar. Al igual que el erizo, la estructura es abovedada y está formada por placas encajadas, que en el caso de la estructura son de chapa de madera contrachapada. La estructura resultante es a la vez fuerte y ligera.
O tomemos a Phil Purnell, profesor de la Universidad de Leeds. Está trabajando en diseños de robots que, al igual que los glóbulos blancos del cuerpo humano, analizarán las debilidades de la infraestructura (a lo largo de las carreteras, por ejemplo, y dentro de las tuberías de servicios públicos) para poder realizar las reparaciones necesarias.
Es imposible predecir el futuro de la ingeniería, pero una cosa es segura: si continuamos innovando, la principal limitación de las estructuras del futuro serán nuestra imaginación y ambiciones.