Un modelo del MIT busca puentes y edificios que usen menos material

La construcción carga con una parte importante de las emisiones globales de carbono, y una de las razones es sencilla: para levantar edificios, puentes y otras obras se necesitan enormes volúmenes de acero, hormigón, madera y otros materiales. Un equipo del MIT presentó ahora una herramienta computacional que intenta atacar ese problema desde el diseño mismo: generar estructuras que usen menos material, pero que además sigan siendo lo bastante simples como para construirse en tiempo y presupuesto razonables.

La idea parte de una técnica conocida como optimización topológica, que distribuye el material dentro de un espacio para encontrar configuraciones muy eficientes desde el punto de vista mecánico. El problema es que esos diseños, aunque funcionen bien en la computadora, muchas veces terminan pareciendo redes intrincadas con piezas difíciles de fabricar, unir o montar en una obra real. Según los autores, esa distancia entre lo que ahorra material en teoría y lo que de verdad puede construirse es una de las razones por las que estas herramientas todavía tienen poco uso en la ingeniería cotidiana.

El nuevo trabajo, publicado en Automation in Construction, incorpora al cálculo restricciones de constructibilidad. En la práctica, el modelo puede limitar cuántas piezas llegan a un mismo nudo, cuál es el ángulo mínimo entre elementos conectados o qué tamaño mínimo deben tener las partes. También permite combinar materiales distintos, como madera y acero, y tomar decisiones discretas sobre cuál conviene usar en cada tramo según su resistencia, su función estructural y su costo de carbono.

Para probar el enfoque, los investigadores aplicaron el sistema a cerchas para edificios y puentes. Entre otros ejemplos, tomaron como referencia el puente Lockport, en el estado de Nueva York, y compararon cómo cambiaban los diseños cuando se imponían distintas restricciones. El resultado no fue solo una forma diferente de dibujar la estructura: también cambió la manera en que se repartirían las cargas, los puntos de conexión y el balance entre materiales. En ese tipo de problemas, explican los autores, una solución completamente de acero puede ofrecer mucha resistencia, mientras que una de madera puede reducir más la huella de carbono; la ventaja del modelo es explorar combinaciones intermedias de manera sistemática.

El interés público del avance está en que no se limita a ahorrar materia prima en un cálculo abstracto. La producción global de materiales de construcción representa más de 7 por ciento de las emisiones totales, según recuerda la nota del MIT, de modo que incluso mejoras parciales en el diseño podrían tener efectos acumulativos importantes si llegaran a adoptarse a escala. La optimización topológica ya había mostrado en otros contextos reducciones muy grandes de material, pero este estudio intenta acercarla a decisiones que un estudio de ingeniería o una empresa constructora realmente podrían ejecutar.

Eso no significa que el problema esté resuelto. El propio equipo reconoce que su enfoque exige más capacidad de cálculo que otros métodos y que todavía debe validarse mejor fuera de la pantalla, con estructuras físicas y condiciones más cercanas a proyectos reales. También queda por ver cómo se adaptaría a normas de obra, cadenas de suministro y costos locales, factores que pesan tanto como la resistencia o el carbono incorporado. Aún con esas limitaciones, el trabajo ofrece una pista concreta sobre cómo diseñar infraestructura con menos desperdicio: no solo preguntarse cuál es la estructura más liviana posible, sino cuál es la más eficiente que además alguien pueda construir.