Cómo diseñar una construcción resistente a huracanes frente al cambio climático

Dejando a su paso un reguero de destrucción desde Luisiana hasta Nueva York, el huracán Ida, de categoría 4, fue extraordinario por su carácter interregional, ya que azotó con vientos arrasadores la zona sur y con lluvias torrenciales los estados más septentrionales de la costa este de Estados Unidos. Con una factura que casi alcanza los 100 000 millones de dólares, se trata únicamente del séptimo huracán más costoso desde el año 2000, prueba de que los huracanes se están intensificando conforme se recrudece el cambio climático.

Los huracanes son el desastre climatológico de mayores repercusiones económicas. En 2018, un estudio publicado en el Journal of Climate atribuía al cambio climático un previsible incremento del 85 % en tormentas de categoría 5 a lo largo y ancho del planeta. También vaticinaba que será necesaria una nueva categoría para huracanes especialmente destructivos. El calentamiento de los océanos incrementa la evaporación y el contenido de vapor de agua en la atmósfera, igualmente recalentada. Esta agua en suspensión vuelve a la Tierra en forma de lluvia y tormentas que, debido al incremento del nivel del mar, generan unas inauditas marejadas ciclónicas que arrastran las inundaciones a zonas cada vez más interiores.

Los huracanes más violentos son tres veces más frecuentes que hace 100 años. Desde 1980, la proporción de los huracanes más graves (categoría 3 o superior) se ha duplicado. Estas tormentas acarrean marejadas ciclónicas de mayor altura, aceleran la velocidad del viento y se desplazan más lentamente, por lo que el agua de la inundación afecta durante más tiempo.

Los huracanes representan una singular amenaza para las propiedades cercanas al océano. Los edificios son el identificador más visible de la resiliencia de un área cuando sufre un desastre natural. Valorar los daños tras la catástrofe plantea una cuestión complicada: ¿cómo podemos reconstruir mejor? Esta pregunta será cada vez más habitual a medida que el cambio climático intensifique los huracanes y las inundaciones. Desde luego, dónde construir es tan importante como qué construir. Pero el amplio abanico de nuevos materiales que ya están disponibles en el mercado puede ayudar a que las viviendas sean más resistentes frente a todos los riesgos asociados a los huracanes, como los fuertes vientos (que además pueden arrastrar restos de otras construcciones) y las inundaciones provocadas por la lluvia o las marejadas ciclónicas.

Los códigos o normativas de construcción suponen un buen punto de partida para defenderse de los daños provocados por los huracanes. Las modificaciones normativas en Florida (el estado más restrictivo de los Estados Unidos en este aspecto) tras el huracán Andrew, en 1992, conllevaron la instalación de ventanas con vidrios de seguridad, sistemas de unión más resistentes entre cubiertas y muros o la fijación de las tejas planas mediante clavos en lugar de grapas, según recoge The Wall Street Journal. Otros cambios a consecuencia de Andrew exigieron una regulación de mayor calado sobre los materiales de construcción utilizados en las viviendas y formación específica y certificada para los inspectores y empleados públicos. Desde luego, a las construcciones levantadas según la nueva normativa les fue mucho mejor durante el huracán Irma en 2017.

Michael Rimoldi, vicepresidente sénior de formación y programas técnicos de la Alianza Federal para Viviendas Seguras (FLASH, por sus siglas en inglés) recuerda: “Descubrimos que las zonas cuya normativa de construcción no está actualizada suelen ser las más afectadas incluso por los temporales de menor intensidad”. La FLASH asesora a la Agencia Federal para el Manejo de Emergencias (FEMA) sobre construcción resistente a huracanes.

Es un poco arriesgado afirmar que cualquier vivienda actual pueda resistir tal embestida, pero existen varios factores que los proyectistas y constructores tienen siempre en cuenta. Los vientos intensos (y los restos de otras construcciones que llegan volando como si fueran auténticos proyectiles) exigen viviendas edificadas con un sistema estructural capaz de oponerse a las arrolladoras cargas horizontales de viento. Cada fachada y sus componentes estructurales también deben resistir el impacto de los escombros de aquellas viviendas que hayan sucumbido a la fuerza del viento. Por otra parte, las viviendas resistentes a los huracanes deben elevarse sobre el nivel previsto de las marejadas ciclónicas o dejar una vía para atenuar la presión del agua en el caso de inundación.

La constructora Deltec está especializada en este tipo de viviendas, y lo hace con un sello propio de lo más eficaz: sus viviendas (que no suelen superar una única planta) tienen una forma redondeada que no se opone al viento. Su estructura radial permanece firme ante las rachas de viento y el oleaje desde cualquier ángulo. Se mantiene unida gracias a un anillo de compresión de acero en el vértice de la cubierta, cuya pendiente también está optimizada para desviar el viento y reducir las cargas. Estas viviendas se levantan del suelo mediante pilares exentos a modo de pilotis para protegerlas de las marejadas, y se revisten con un tablero contrachapado más grueso y resistente al que se incorporan puertas y ventanas certificadas frente a impactos. Esta fórmula ha conseguido sobrevivir a casi cualquier huracán al que se ha enfrentado.

En las viviendas tradicionales y unifamiliares a base de bastidores de madera, algunos productos disponibles en el mercado pueden incrementar mucho la resistencia a los huracanes.

Conectores y sistemas de unión

“En la vivienda tradicional norteamericana a base de bastidores de madera, la clave está en los conectores," explica Rimoldi. "Todos los componentes, desde lo alto de la cubierta hasta la cimentación, se sujetan gracias a conectores mecánicos. Puedes conseguir que una vivienda de madera sea tan resistente como cualquier otra, siempre que te asegures de que los muros están adecuadamente unidos entre sí y de que también están bien sujetos a la cubierta y a la cimentación”.

Añadir conectores metálicos específicos para esta labor (como pueden ser los modelos fabricados por Simpson Strong-Tie) es bastante barato. Rimoldi calcula que pueden suponer un incremento del 1 % del presupuesto total en una vivienda nueva, pero que añadirlos a posteriori resulta más caro. Deltec utiliza sistemas mecánicos de unión de gran tamaño que recorren cada elemento estructural de la vivienda de arriba abajo.

Vidrios de seguridad

El vidrio de seguridad, como el utilizado en los vehículos, no se rompe en grandes pedazos sueltos como el vidrio normal. Cuando una ventana estalla, la vivienda entra en carga por la entrada del viento, que puede hacer saltar la cubierta y lanzar por el aire restos de la construcción, con el peligro que ello supone. La resistencia al impacto puede ser consecuencia de tratamientos térmicos que incrementan la resistencia del vidrio y garantizan que, si se rompe, se desmenuza en pequeños fragmentos sin bordes cortantes. El vidrio laminado, por su parte, se compone de dos o más láminas de vidrio adheridas a una película de vinilo que las mantiene unidas en caso de rotura.

Adhesivo en espuma

Rimoldi expone que los nuevos métodos de fijación de la cubierta incrementan la resistencia, y que los adhesivos en espuma (aplicados en espray desde el interior de la vivienda y que duplican su aislamiento térmico) están garantizados y clasificados frente a vientos intensos. Este aislamiento adhesivo funciona como el pegamento y refuerza las conexiones entre los elementos estructurales de la vivienda. También es resistente al agua y puede soportar inundaciones durante días sin empaparse.

Aliviaderos frente a inundaciones

Cuando las viviendas no están elevadas, los aliviaderos instalados en la planta baja permiten la entrada de agua al interior e impiden que la enorme presión del agua empuje la vivienda y la desplace de su cimentación.

Los materiales experimentales tienen mucho que aportar a la solidez de la construcción, que se vuelve esencial a medida que los huracanes ganan fuerza y aceleración y descargan más agua. Algunas innovaciones en esta área se han centrado tradicionalmente en los materiales más resistentes (hormigón) y más frágiles (vidrio), aunque también se han producido avances en madera y materiales compuestos.

Vidrio flexible y espinela cerámica

Diversas investigaciones han centrado sus esfuerzos en encontrar prototipos de vidrio con mayor resiliencia frente al impacto. La Universidad McGill está estudiando el vidrio flexible, que se basa en provocar microfisuras que permiten que el vidrio se deforme sin hacerse añicos. Estas fisuras con forma de sierra impiden que las fracturas se propaguen, haciendo que este tipo de vidrio sea 200 veces más resistente que el convencional. Los especialistas en vidrio de la multinacional estadounidense Corning también están desarrollando un vidrio flexible que promete ser muy demandado en teléfonos móviles plegables. Y los científicos del Laboratorio de Investigación Naval de Estados Unidos están desarrollando un material cerámico ultrarresistente llamado espinela cerámica, “blindado y transparente”, cuyos niveles de opacidad son similares a los del vidrio.

Hormigón de ultra altas prestaciones (UHPC)

Uno de los nuevos materiales más prometedores del mercado es el hormigón de ultra altas prestaciones (UHPC, por sus siglas en inglés). Desarrollado por el ejército estadounidense para sus refugios nucleares, el UHPC de Cor-Tuf es diez veces más resistente que el hormigón tradicional; dura el triple y está fabricado a partir de subproductos agrícolas, calcio mineral y agua. Algo más implantado está el UHPC que suministra Holcim en Estados Unidos con el nombre de Ductal. Este hormigón es flexible y su resistencia sextuplica la convencional. Contiene áridos muy finos que suelen proceder de materiales reciclados (cenizas volantes, humo de sílice…). La adición de fibras metálicas de carbono o de fibras de alcohol polivinílico consigue que el material pueda deformarse y mantenga la capacidad portante incluso después de fisurarse.

El UHPC muestra todo su potencial en el Pérez Art Museum de Miami, un edificio aparentemente indestructible que salió ileso del huracán Irma. En este museo se construyeron con UHPC unos montantes de casi cinco metros de altura y catorce centímetros de espesor que se van estrechando hasta los cinco centímetros y que soportan el muro cortina del edificio.

Pero el UHPC no puede sustituir al hormigón tradicional en todos los casos. Como explica Robert Nordling, “es caro y necesitas un permiso especial para comprarlo y ponerlo en obra”. Nordling es director de proyecto en John Moriarty & Associates, la empresa constructora del Pérez Museum. Con estos gastos adicionales, el material resulta de ocho a diez veces más caro que el hormigón habitual, de modo que “no es rentable en la mayoría de las construcciones normales”, según Nordling, especialmente en proyectos más pequeños y con presupuestos más ajustados. Aun con todo, la alta resistencia del UHPC conlleva que se necesite menos cantidad de material, por lo que se reduce el peso total.

Hormigón flexible (ECC)

Victor Li, catedrático de ingeniería en la Universidad de Míchigan, ha desarrollado una variante de hormigón flexible o compuesto cementoso de ingeniería (ECC) en el que se potencia la ductilidad sobre la mera resistencia: “Si el Ductal se asemeja a una roca muy dura, el ECC se parecería más a un acero maleable”. Este material tiene una elevada capacidad de absorción de energía frente al impacto y las cargas sísmicas y ya se está adoptando a gran escala en edificios, puentes y firmes de carreteras.

“Por ejemplo, el núcleo del edificio Kitahama, situado en Osaka y con una altura de 60 plantas, está construido con ECC para mejorar su resistencia sísmica”, afirma Li, y añade que su puesta en obra fue más económica y que, además, deja más superficie útil “en comparación con los diseños previos que no incluían ECC, sino otras medidas antisismo”. El ECC es de dos a tres veces más caro que el hormigón estándar. Con este sobrecosto, ¿en qué casos y con qué objetivos supone un beneficio económico? El Centro de Sostenibilidad del Hormigón (CSHub) del MIT intenta resolver esa pregunta. Según explica Jeremy Gregory, su director ejecutivo, en lugar de investigar sobre nuevos materiales y sistemas constructivos, el gran cambio de paradigma en el análisis de materiales en favor de la resiliencia ante catástrofes consiste en determinar qué sistemas son más rentables en cada ubicación.

Hormigón impreso en 3D

Con sede en Texas, la empresa de tecnología y construcción Icon ha desarrollado un modelo de vivienda de hormigón impreso en 3D resistente a catástrofes y huracanes que utiliza una mezcla exclusiva de hormigón y un gigantesco banco de impresión para crear casas virtualmente indestructibles. Su banco de pruebas de anchura ajustable, Vulcan, puede imprimir muros de hormigón de hasta 8,50 metros de longitud y 2,60 metros de altura, suficiente para una vivienda de 185 metros cuadrados. Controlado por una tablet, el Vulcan se mueve deprisa, depositando un cordón de 2,5 centímetros de altura y 5 centímetros de anchura de su material exclusivo, Lavacrete, a una velocidad de entre 12 y 17 centímetros por segundo. Este material tiene una resistencia a compresión de unos 40 N/mm², superior a la mayoría de los hormigones.

Madera en masa y madera contralaminada (CLT)

Una empresa de las Bahamas está valiéndose de la madera en masa o madera masiva en general y específicamente de la madera contralaminada (CLT) para erigir edificios resistentes a los huracanes. Offsite CLT Construction diseña y construye locales empresariales, oficinas, apartamentos y viviendas unifamiliares junto al mar con CLT, todos ellos preparados para soportar huracanes de categoría 5. Los diseños son capaces de resistir la fuerza de vientos de más de 320 km/h, como los sufridos durante el huracán Dorian en 2019, que rompió todos los récords de las Bahamas. Con unos vientos sostenidos de 295 km/h (que alcanzaron picos de 320 km/h), está registrado como el más intenso en tocar tierra en el océano Atlántico y la peor catástrofe natural en la historia del país.

“Una de las ventajas de la CLT reside en que se comporta muy bien frente a esfuerzos cortantes [horizontales], como los que se producen durante los terremotos o los huracanes”, explica Juan Cat Diaz, de Offsite CLT. Según él, otro punto a favor es que para conseguir un edificio estándar de madera con la misma resistencia se necesitarían muchos más pasadores y fijaciones, muros con más montantes y vanos más cortos entre apoyos.

“Todos somos conscientes de que un frigorífico más eficiente supone un ahorro económico," expone Gregory, de CSHub. "Sabemos que el costo inicial es mayor, pero el funcionamiento es más barato. Pero esta misma reflexión se complica cuando nos referimos a daños provocados por riesgos más inciertos”. En la mayor parte de los casos, pedir a los clientes que tengan en cuenta el peor escenario posible para justificar un costo adicional es más de lo que están dispuestos a asumir.

Así que el proyecto de Gregory, el Porcentaje Umbral de Mitigación (BEMP, por sus siglas en inglés), considera la probabilidad de daños debidos a los huracanes durante un periodo de 50 años en un emplazamiento concreto y calcula el importe de los daños previstos en función del tipo de edificio y cómo se construyó. Gracias a estos datos puede determinar si hacer que la vivienda sea resistente es económicamente rentable o no, y calcula la equivalencia entre el tiempo sin incidencias previsible y el sobrecosto inicial.

Está previsto ampliar el BEMP para incluir la huella de carbono de los materiales de construcción y otros factores medioambientales. Podría parecer que anticipar un desastre natural supone un análisis costo-beneficio un poco singular, pero, por otra parte, también nos da una medida global de la sostenibilidad. Con este tipo de análisis, los urbanistas podrán identificar qué áreas serán inhabitables debido al cambio climático y en cuáles bastará con reforzar los edificios mediante estos materiales y técnicas. El BEMP podría convertirse en una guía práctica para las empresas de construcción que quieren utilizar materiales y sistemas resistentes a los huracanes en un gran número de zonas costeras vulnerables, compatibilizando un prudente estudio económico con el visceral deseo de reconstruir una zona devastada.

Aunque las normativas de construcción han evolucionado en algunos lugares, nunca tienen en cuenta las viviendas preexistentes. Los estragos del cambio climático y unos huracanes de categoría 5 cada vez más frecuentes e intensos no pueden abordarse únicamente a nivel individual, y será necesario aplicar a gran escala estas innovaciones en materiales y diseños para que las comunidades alcancen una verdadera resiliencia. Mientras en Estados Unidos no se afronte abiertamente el debate sobre la inversión del Gobierno central en resiliencia frente cambio climático, los propietarios, los constructores y las autoridades locales del país se verán abandonadas frente al recrudecimiento climático, sin más opciones que reconstruir la devastación de hoy sabiendo que mañana podría ser mucho peor.

Este artículo ha sido actualizado. Se publicó por primera vez en noviembre de 2017.