Nuevos combustibles para la máquina

Cómo crear edificios con buen rendimiento energético

por William J. Coad

En este ensayo, William J. Coad explora la conexión histórica entre la conversión de energía, la productividad humana y el éxito económico y muestra cómo iniciativas como el Consejo de Construcciones de Alto Rendimiento tienen la solución para abastecer de combustible en forma sostenible al “esclavo mecánico” en el siglo XXI.

Casi con seguridad, quienes lean esta publicación han estudiado economía en alguna etapa de su educación formal. Pero también es muy probable que en la mayoría de esos cursos, ni el profesor ni el libro de texto hicieran hincapié en la relación intrínseca que existe entre la conversión de energía, la productividad humana y la economía. Es esa relación la que ha hecho que hoy la economía mundial sea tan robusta. Y, si se encaran correctamente algunos de los desafíos actuales, la economía continuará creciendo durante todo el siglo XXI.

Como para la mayoría de nosotros la historia es más fascinante que la economía, analicemos la situación desde un punto de vista histórico. Y cuando pensemos en tiempo, hagámoslo en función de generaciones y de los años, calculando un ciclo de vida humana de unos 75 años.
Steven Ambrose, cuando se refirió en su libroUndaunted Courage (Valentía inquebrantable) a la toma de posesión de Thomas Jefferson como el tercer presidente de los EE. UU. en 1801, declaró lo siguiente:

"Un hecho de fundamental importancia en el mundo de 1801 era que no había nada que pudiera desplazarse más rápido que un caballo". Ningún hombre, ningún producto manufacturado, ningún celemín de trigo, ninguna media res... ninguna carta, ningún dato, ninguna idea, orden o instrucción de ningún tipo iba más rápido. Nada se había trasladado más rápido hasta entonces, y por lo que a los contemporáneos de Jefferson se refiere, nada lo haría jamás".

Eso ocurría en 1801, es decir, ¡tan sólo tres generaciones atrás!

En esos tiempos, la economía del mundo había sido uniforme por siglos. En el mejor de los casos, el hombre había mejorado su vida mediante la fuerza animal, las corrientes de los ríos y la potencia del viento con el fin de lograr conversión de energía para hacer mover botes y barcos, y mediante aparatos como el molino, el arado y la bomba de pozo con el objetivo de aumentar su productividad. Y casi a esa altura, alcanzaba su máximo esplendor el motor de vapor de James Watt, que transformaba calor en energía mecánica, y en los 50 años posteriores a 1801, los trenes cruzaban los tres continentes principales del hemisferio norte y trasladaban gente, ganado y todo tipo de productos manufacturados —tirados por motores que quemaban madera para producir vapor. Al lado de las vías estaban los cables telegráficos que transmitían mensajes codificados (ideado por Samuel Morse alrededor de 1835) a casi la velocidad de la luz.

Durante los 50 años siguientes, hacia fines del siglo XIX, el motor de vapor se aplicaba en las fábricas conectado a ejes maestros de transmisión para activar toda clase de máquinas, lo que aumentaba más la productividad humana. También en esa época, la mayoría de los motores de vapor se alimentaban con carbón en vez de madera. Como consecuencia del aumento de productividad que originó el motor de vapor, creció la demanda de madera para la construcción y el carbón no se usaba para otra cosa que como combustible.

Durante siglos, se consideró que el petróleo tenía ciertas propiedades medicinales y como combustible que ardía con mucho particulado y hollín. Su proceso de destilación no se desarrolló hasta 1874 y permitió que se quemara limpio y así reemplazó al aceite de ballena como sustancia iluminante. Se acercaba el final del siglo XIX y el petróleo se seguía usando para lámparas y como lubricante.

El esclavo mecánico

En la última década del siglo XIX, un escritor y dramaturgo de Londres llamado Oscar Wilde escribió un artículo titulado "El alma del hombre bajo el socialismo", en el que hizo probablemente la declaración más profética de la literatura del siglo XIX. Escribió, "¡El futuro del mundo depende de la esclavitud mecánica, de la esclavitud de la máquina!".

Estoy seguro de que Oscar Wilde no tuvo idea de lo importante que fue esa declaración, que complementó con lo siguiente "Si no existen esclavos para hacer el trabajo desagradable, horrible, poco interesante, la cultura y la contemplación se hacen casi
imposibles. Pero Wilde era un esteta, no un economista, entonces no podía prever el impacto que su esclavo mecánico tendría en la productividad humana, y así, en la economía mundial.

usto para esa época, a medida que íbamos entrando en el siglo XX, Marconi perfeccionaba su transmisión inalámbrica, Henry Ford y sus contemporáneos trabajaban en el automóvil, Thomas Edison y Nicola Tesla hacían uso de la electricidad, los hermanos Wright soñaban con su aeroplano, Alexander Bell creaba el teléfono y muchos ingenieros e inventores trabajaban en diferentes formas del motor de combustión interna.

Tenga en cuenta que eso ocurría hace unos 100 años —menos de una generación y media. Prácticamente nos pasamos los siguientes 100 años perfeccionando el esclavo mecánico de Wilde. Para 1994, cerca de la plataforma de lanzamiento del siglo XXI, teníamos el esclavo mecánico par cocinar, lavar los platos, conservar la comida, lavar la ropa, echarle leña al fuego, brindarnos el ambiente térmico, llevarnos a cualquier lado y en cualquier momento a la velocidad del sonido o superior, brindarnos pasatiempos y entretenimiento, poner en servicio nuestras fábricas, construir nuestros edificios, enviar nuestros mensajes en formato de audio, visual o gráfico por todo el mundo casi a la velocidad de la luz, guardar nuestros registros, hacer nuestros cálculos, abrir las puertas, etc.

Todo esto hizo que el hombre sea más productivo —y la productividad trajo de la mano una economía fuerte y bienestar, además de una calidad de vida que no podría haberse previsto 100 años antes. En realidad, se puede decir sin temor a equivocarse que quienes lean este artículo tienen una mejor calidad de vida que la persona más rica y más poderosa del planeta que podría haber vivido en 1908.

Cómo alimentar al esclavo mecánico en forma sostenible

Este factor es un problema que veníamos viendo que se avecinaba durante un tiempo y nos resistimos a encarar. Hemos creado este maravilloso esclavo mecánico para que se alimente de recursos energéticos fósiles, que son limitados en el planeta y necesitan millones de años de actividad química para formarse. Y venimos consumiéndolos en tan sólo 150 años a una velocidad que crece exponencialmente. Además, los efluentes generados con ello están contaminando el delicado entorno que hace falta para la supervivencia misma en la tierra.

Si un recurso es limitado y lo estamos consumiendo a una velocidad que crece exponencialmente (como lo hemos estado haciendo), las matemáticas básicas nos indican que se acabará. El tema no es si se va a acabar, sino cuándo. ¡Muchos expertos han pronosticado que a la velocidad actual de consumo, la producción mundial de petróleo alcanzará su nivel más alto antes de 2010!

El objetivo de esta breve reseña histórica era demostrar la relación entre la energía, la productividad humana y la economía. Y comprender esa relación nos da la clave hacia la solución.

• Si vamos a proteger la fortaleza de la economía mundial, no podemos (inevitablemente) reducir la productividad humana. Para mejorarla, debemos continuar en la senda de una productividad humana cada vez mayor.
• La respuesta está en la ingeniería. Los ingenieros comprenden los principios de la conversión de energía. Sabemos que en nuestra sociedad actual derrochamos alrededor de un 80% de la energía que consumimos, que podemos reducir un 80% del derroche sin reducir la productividad humana y que no podemos permitirnos depender de recursos energéticos alternativos o preferentemente sustentables, salvo que primero reduzcamos el derroche, porque la energía sustentable o renovable está escaseando y será costosísimo capturarla y convertirla.

Entonces, ésa es la hoja de ruta. Lo primero y lo más importante que debemos hacer es reducir el derroche en todos los sistemas energéticos que tenemos, sin disminuir ni reducir el rendimiento, sino aumentarlo. Luego tenemos que cambiar a recursos alternativos y renovables y esto debe lograrse mientras se mantiene un nivel cada vez mayor de la productividad humana. Y debe alcanzarse sin un impacto negativo en el medio ambiente.

Cómo hacemos que los edificios tengan un comportamiento sostenible

Como los edificios consumen en la actualidad aproximadamente un 40% de la energía usada en el mundo y son el entorno en el cual el hombre medio del primer mundo pasa el 90% de su tiempo y produce casi el 40% del gas invernadero, dióxido de carbono, son el blanco principal de la implementación de esta solución. ¡De eso se tratan los edificios de alto rendimiento! Simplemente, son edificios que reducirán el derroche de energía a lo justo que sea coherente con buenas prácticas comerciales mientras mantienen un ambiente térmico y cómodo para mejorar la productividad humana en forma sostenible.

Los desafíos que enfrenta la humanidad en el siglo XXI ofrecerán oportunidades incalculables. El conocimiento tecnológico desarrollado en el siglo pasado nos pone en una plataforma totalmente diferente de la que nuestros antepasados ocuparon en 1908. Nuestro desafío es aprovecharlo para reconfigurar el esclavo mecánico. Tendremos automóviles muy livianos y muy rápidos con sistemas de propulsión de baja fricción que funcionarán con combustibles renovables en autopistas separadas de los enormes camiones que transitan por las carreteras; filtración química del aire de los edificios; intercambio del calor total de todo el aire de ventilación, plantas de producción de energía eléctrica distribuidas que estarán integradas por medio de una red mejorada de distribución energética y energía nuclear segura para apoyar a la industria del hidrógeno como combustible.

Esta tarea no será a corto plazo. Probablemente nos pasaremos gran parte del siglo XXI trabajando en esta conversión, pero debemos desarrollar un plan y luego seguirlo meticulosamente, buscaremos mejores alternativas todo el tiempo, y tendremos siempre presente que si no mantenemos y mejoramos la productividad, fracasaremos y que el objetivo final es contar con una sociedad en un mundo sustentable.

Consejo de Construcciones de Alto Rendimiento

La sección 914 de la Ley de política energética de 2005 (Ley pública 109-058) le exige al titular del Ministerio de Energía de los EE. UU. celebrar un acuerdo con el Instituto Nacional de Ciencias de la Construcción (National Institute of Building Sciences, NIBS) para:

• realizar una evaluación (en cooperación con la industria, organismos normativos y otras entidades, según corresponda) que determine si las normas y los sistemas de clasificación para edificios de alto rendimiento concuerdan con lo último en tecnología actual e incluya resultados relevantes de las actividades de investigación, desarrollo y demostración del ministerio;
• determinar si hace falta seguir investigando según los resultados de la evaluación; y
• recomendar medidas que el ministro debiera tomar para acelerar el desarrollo de normas voluntarias basadas en el consenso para edificios de alto rendimiento según los resultados de la evaluación.

El NIBS creó un consejo ad hoc integrado por 74 compañías del sector privado, entre ellas la ASTM International, asociaciones, organizaciones y organismos gubernamentales; todos con interés y competencia técnica en ciencias de la construcción para dar el primer paso para cumplir este mandato.

El 18 de junio se llevó a cabo en el edificio de oficinas Rayburn House una reunión informativa entre las autoridades del Comité de Edificios de Alto Rendimiento del Congreso de los EE. UU. y del Consejo de Construcciones de Alto Rendimiento del Instituto Nacional de Ciencias de la Construcción y el comité recibió un informe de 28 páginas con los resultados del trabajo del consejo ad hoc.

A continuación se presenta un resumen de las recomendaciones.

1) Identificar y establecer nuevos parámetros decisorios de costos para la planificación, programación, preparación de presupuestos, abastecimiento y entrega de edificios de alto rendimiento.

2) Desarrollar y establecer parámetros de rendimiento y métodos de verificación para edificios de alto rendimiento, sistemas y productos que brinden sostenibilidad.

3) Desarrollar y establecer parámetros de rendimiento y métodos de verificación para edificios de alto rendimiento aparte de las exigencias mínimas de seguridad para brindar capacidad de recuperación y de operación luego de una catástrofe.

4) Desarrollar y establecer parámetros de rendimiento y métodos de verificación para edificios de alto rendimiento que faciliten una mayor productividad de los ocupantes.

5) Desarrollar y establecer parámetros de rendimiento y métodos de verificación para capacidad de servicio, durabilidad y funcionalidad de edificios.

6) Desarrollar y establecer parámetros de rendimiento y métodos de verificación para edificios de alto rendimiento que brinden accesibilidad universal.

7) Desarrollar y establecer una nueva serie de protocolos de autodiagnóstico para darles prioridad a los atributos de los edificios de alto rendimiento y optimizarlos.

8) Establecer dos comisiones de expertos independientes para temas técnicos y no técnicos como filtro lógico para proponer políticas viables sobre edificios de alto rendimiento.
Además, el NIBS estableció formalmente un consejo permanente para continuar asistiendo a la asamblea legislativa para que avance con políticas y programas que fomenten la planificación, el diseño, la construcción y el funcionamiento de edificios de alto rendimiento.
Lograr el equilibrio entre la productividad humana y la sostenibilidad es un desafío para este siglo y para el futuro. Y debemos, y podemos, hacer que el esclavo mecánico sea eficiente y tenga un alto rendimiento.

El ingeniero William J. Coad es presidente de Coad Engineering Enterprises, director de Coad Engineering Consulting, director asesor de McClure Engineering Associates y director general (CEO) de Engineering Software International. Coad, miembro y ex presidente de la American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers (Sociedad estadounidense de ingenieros especializados en calefacción, refrigeración y aire acondicionado), también es miembro del American Council of Engineering Companies (Consejo Estadounidense de Empresas de Ingeniería).