En los campos de la ingeniería y la construcción, la resiliencia es la capacidad de absorber o evitar daños sin sufrir una falla completa y es un objetivo de diseño, mantenimiento y restauración de edificios e infraestructura , así como de comunidades. [1] [2] [3] Una definición más amplia es que es la capacidad de responder, absorber y adaptarse, así como recuperarse de un evento disruptivo. [4] Se espera que una estructura/sistema/comunidad resiliente pueda resistir un evento extremo con daños mínimos e interrupciones de funcionalidad durante el evento; después del evento, debería poder recuperar rápidamente su funcionalidad de manera similar o incluso mejor que el nivel previo al evento.
El concepto de resiliencia se originó en la ingeniería y luego se aplicó gradualmente a otros campos. Está relacionado con el de vulnerabilidad. Ambos términos son específicos de la perturbación del evento, lo que significa que un sistema/infraestructura/comunidad puede ser más vulnerable o menos resiliente a un evento que a otro. Sin embargo, no son lo mismo. Una diferencia obvia es que la vulnerabilidad se centra en la evaluación de la susceptibilidad del sistema en la fase previa al evento; la resiliencia enfatiza las características dinámicas en las fases previas al evento, durante el evento y posteriores al evento. [5]
La resiliencia es una propiedad multifacética que abarca cuatro dimensiones: técnica, organizacional, social y económica. [6] Por lo tanto, el uso de una métrica puede no ser representativo para describir y cuantificar la resiliencia. En ingeniería, la resiliencia se caracteriza por cuatro R: robustez, redundancia, ingenio y rapidez. Los estudios de investigación actuales han desarrollado varias formas de cuantificar la resiliencia desde múltiples aspectos, como los relacionados con la funcionalidad y los socioeconómicos. [5]
El entorno construido necesita resiliencia ante amenazas existentes y emergentes, como fuertes tormentas de viento o terremotos, y crear robustez y redundancia en el diseño de los edificios. Las nuevas implicaciones de las condiciones cambiantes en la eficiencia de los diferentes enfoques de diseño y planificación se pueden abordar en el siguiente período. [7]
La resiliencia de la ingeniería ha inspirado otros campos y ha influido en la forma en que interpretan la resiliencia, por ejemplo, la resiliencia de la cadena de suministro .
Según el diccionario, resiliencia significa "capacidad de recuperarse de dificultades o perturbaciones". La raíz del término resiliencia se encuentra en el término latino 'resilio', que significa volver a un estado o volver a la normalidad. [8] En la década de 1640, el término raíz proporcionó una definición de resiliencia en el campo de la mecánica de materiales como "la capacidad de un material de absorber energía cuando se deforma elásticamente y de liberar esa energía al descargarse". En 1824, el término había evolucionado hasta abarcar el significado de "elasticidad". [9]
Thomas Tredgold fue el primero en introducir el concepto de resiliencia en 1818 en Inglaterra. [10] El término se utilizó para describir una propiedad de la resistencia de la madera, ya que las vigas se doblaban y deformaban para soportar cargas pesadas. Tredgold descubrió que la madera era duradera y no se quemaba fácilmente, a pesar de estar plantada en malas condiciones de suelo y climas expuestos. [11] Mallett refinó la resiliencia en 1856 en relación con la capacidad de materiales específicos para soportar perturbaciones específicas. Estas definiciones se pueden utilizar en la resiliencia de ingeniería debido a la aplicación de un solo material que tiene un régimen de equilibrio estable en lugar de la compleja estabilidad adaptativa de sistemas más grandes. [12] [13]
En la década de 1970, los investigadores estudiaron la resiliencia en relación con la psicología infantil y la exposición a ciertos riesgos. El término resiliencia se utilizaba para describir a las personas que tienen “la capacidad de recuperarse de la adversidad”. Uno de los muchos investigadores fue el profesor Sir Michael Rutter, que se interesaba por una combinación de experiencias de riesgo y sus resultados relativos. [14]
En su artículo Resilience and Stability of Ecological systems (1973), CS Holling exploró por primera vez el tema de la resiliencia a través de su aplicación al campo de la ecología. La resiliencia ecológica se definió como una "medida de la persistencia de los sistemas y de su capacidad para absorber cambios y perturbaciones y, al mismo tiempo, mantener las mismas relaciones entre las variables de estado". [15] Holling descubrió que este marco se puede aplicar a otras formas de resiliencia. La aplicación a los ecosistemas se utilizó más tarde para incluir otras formas de aplicaciones humanas, culturales y sociales. Los eventos aleatorios descritos por Holling no son solo climáticos, sino que la inestabilidad de los sistemas neutrales puede ocurrir a través del impacto de los incendios, los cambios en la comunidad forestal o el proceso de pesca. La estabilidad, por otro lado, es la capacidad de un sistema de volver a un estado de equilibrio después de una perturbación temporal. Se deben estudiar sistemas de estados múltiples en lugar de objetos, ya que el mundo es un espacio heterogéneo con diversas características biológicas, físicas y químicas. [16] A diferencia de la resiliencia material y de ingeniería, la resiliencia ecológica y social se centran en la redundancia y persistencia de estados de equilibrio múltiple para mantener la existencia de la función.
La resiliencia de ingeniería se refiere a la funcionalidad de un sistema en relación con la mitigación de riesgos. En este marco, la resiliencia se calcula en función del tiempo que tarda un sistema en volver a un único estado de equilibrio. [17] Los investigadores del MCEER (centro de investigación de ingeniería sísmica multirriesgo) han identificado cuatro propiedades de la resiliencia: robustez, capacidad de adaptación, redundancia y rapidez. [18]
La resiliencia socioecológica, también conocida como resiliencia adaptativa, [19] es un nuevo concepto que cambia el enfoque para combinar los dominios sociales, ecológicos y técnicos de la resiliencia. El modelo adaptativo se centra en la cualidad transformable del estado estable de un sistema. En los edificios adaptativos, se aborda la resiliencia tanto a corto como a largo plazo para garantizar que el sistema pueda soportar perturbaciones con capacidades sociales y físicas. Los edificios operan en múltiples escalas y condiciones, por lo tanto, es importante reconocer que se esperan cambios constantes en la arquitectura. Laboy y Fannon reconocen que el modelo de resiliencia está cambiando y han aplicado las cuatro propiedades de resiliencia del MCEER a las fases de planificación, diseño y operación de la arquitectura. [17] En lugar de utilizar cuatro propiedades para describir la resiliencia, Laboy y Fannon sugieren un modelo 6R que agrega Recuperación para la fase de operación de un edificio y Prevención de riesgos para la fase de planificación del edificio. En la fase de planificación de un edificio, la selección del sitio, la ubicación del edificio y las condiciones del sitio son cruciales para la prevención de riesgos. La planificación temprana puede ayudar a preparar y diseñar para el entorno construido en función de las fuerzas que entendemos y percibimos. En la fase de funcionamiento del edificio, una perturbación no marca el fin de la resiliencia, pero debe proponer un plan de recuperación para futuras adaptaciones. Las perturbaciones deben utilizarse como una oportunidad de aprendizaje para evaluar los errores y los resultados, y reconfigurar para las necesidades futuras.
El código internacional de construcción establece requisitos mínimos para los edificios que utilizan estándares basados en el desempeño. El Código Internacional de Construcción (IBC) más reciente fue publicado en 2018 por el Consejo Internacional de Códigos (ICC), centrándose en estándares que protegen la salud, la seguridad y el bienestar públicos, sin restringir el uso de ciertos métodos de construcción. El código aborda varias categorías, que se actualizan cada tres años para incorporar nuevas tecnologías y cambios. Los códigos de construcción son fundamentales para la resiliencia de las comunidades y sus edificios, ya que "La resiliencia en el entorno construido comienza con códigos de construcción sólidos, adoptados regularmente y administrados adecuadamente" [20] . Los beneficios se producen debido a la adopción de códigos, ya que el Instituto Nacional de Ciencias de la Construcción (NIBS) descubrió que la adopción del Código Internacional de Construcción proporciona un beneficio de $ 11 por cada $ 1 invertido. [21]
El Consejo Internacional de Códigos se centra en asumir que los edificios de la comunidad respaldan la resiliencia de las comunidades ante los desastres. El proceso presentado por el ICC incluye la comprensión de los riesgos, la identificación de estrategias para los riesgos y la implementación de esas estrategias. Los riesgos varían según las comunidades, las geografías y otros factores. El Instituto Americano de Arquitectos creó una lista de impactos y tensiones que están relacionados con ciertas características de la comunidad. Los impactos son formas naturales de peligros (inundaciones, terremotos), mientras que las tensiones son eventos más crónicos que pueden desarrollarse durante un período de tiempo más largo (asequibilidad, sequía). Es importante comprender la aplicación del diseño resiliente tanto en los impactos como en las tensiones, ya que los edificios pueden desempeñar un papel en la contribución a su resolución. Si bien el IBC es un código modelo, varios estados y gobiernos lo adoptan para regular áreas específicas de construcción. La mayoría de los enfoques para minimizar los riesgos se organizan en torno al uso y la ocupación del edificio. Además, la seguridad de una estructura está determinada por el uso del material, los marcos y los requisitos de la estructura pueden proporcionar un alto nivel de protección para los ocupantes. Se proporcionan requisitos y estrategias específicos para cada choque o estrés, como en el caso de tsunamis, incendios y terremotos. [22]
El Consejo de Resiliencia de los Estados Unidos (USRC), una organización sin fines de lucro, creó el sistema de clasificación USRC, que describe los impactos esperados de un desastre natural en los edificios nuevos y existentes. La clasificación considera el edificio antes de su uso a través de su estructura, sistemas mecánicos y eléctricos y uso de materiales. Actualmente, el programa se encuentra en su etapa piloto y se centra principalmente en la preparación y la resiliencia ante terremotos. En el caso de los peligros sísmicos, la clasificación se basa en gran medida en los requisitos establecidos por los códigos de construcción para el diseño. Los edificios pueden obtener uno de los dos tipos de sistemas de clasificación USRC:
El sistema de calificación verificado se utiliza con fines de marketing y publicidad mediante insignias. La calificación es fácil de entender, creíble y transparente y la otorgan profesionales. El sistema de calificación de edificios del USRC clasifica los edificios con estrellas que van de una a cinco estrellas según las dimensiones utilizadas en sus sistemas. Las tres dimensiones que utiliza el USRC son Seguridad, Daños y Recuperación. La seguridad describe la prevención de posibles daños a las personas después de un evento. Los daños describen la reparación estimada necesaria debido a los reemplazos y las pérdidas. La recuperación se calcula en función del tiempo que tarda el edificio en recuperar su función después de un choque. [23] Se pueden lograr los siguientes tipos de certificación de calificación:
El sistema de clasificación de edificios contra terremotos se puede obtener mediante la evaluación de riesgos y pruebas sísmicas. Además de la revisión técnica proporcionada por el USRC, se aplica un análisis sísmico del CRP para obtener una clasificación del USRC con la documentación requerida. [23] El USRC está planeando crear estándares similares para otros peligros naturales como inundaciones, tormentas y vientos.
El sistema de calificación de transacciones proporciona a un edificio un informe sobre la exposición al riesgo, las posibles inversiones y los beneficios. Esta calificación se mantiene confidencial ante la USRC y no se utiliza para publicitar o comercializar el edificio.
Debido al enfoque actual en las intervenciones sísmicas, el USRC no tiene en cuenta varias partes de un edificio. El sistema de clasificación de edificios del USRC no tiene en cuenta ningún cambio en el diseño del edificio que pueda ocurrir después de que se otorgue la clasificación. Por lo tanto, los cambios que puedan impedir la resiliencia de un edificio no afectarían la clasificación que se le otorgó al edificio. Además, los cambios en los usos del edificio después de la certificación podrían incluir el uso de materiales peligrosos que no afectarían la certificación de la clasificación del edificio. La clasificación de daños no incluye los daños causados por rotura de tuberías, mejoras del edificio y daños al mobiliario. La clasificación de recuperación no incluye la restauración total de todas las funciones del edificio y todos los daños, sino solo una cierta cantidad.
En 2013, la Fundación Rockefeller inició el Programa 100 Ciudades Resilientes con el objetivo de ayudar a las ciudades a ser más resilientes a los impactos y tensiones físicas, sociales y económicas. El programa ayuda a facilitar los planes de resiliencia en ciudades de todo el mundo mediante el acceso a herramientas, financiación y socios de la red global como ARUP y la AIA. De las 1000 ciudades que solicitaron unirse al programa, solo se seleccionaron 100 ciudades con desafíos que van desde el envejecimiento de la población, los ataques cibernéticos, las tormentas severas y el abuso de drogas.
Hay muchas ciudades que son miembros del programa, pero en el artículo Building up resilient in cities worldwide (Construyendo resiliencia en ciudades de todo el mundo), Spaans y Waterhot se centran en la ciudad de Róterdam para comparar la resiliencia de la ciudad antes y después de la participación en el programa. Los autores descubrieron que el programa amplía el alcance y mejora el plan de resiliencia de Róterdam al incluir el acceso al agua, los datos, el aire limpio, la robustez cibernética y el agua potable. El programa aborda otras tensiones sociales que pueden debilitar la resiliencia de las ciudades, como la violencia y el desempleo. Por lo tanto, las ciudades pueden reflexionar sobre su situación actual y planificar la adaptación a nuevos choques y tensiones. [24] Los hallazgos del artículo pueden respaldar la comprensión de la resiliencia a una escala urbana más grande que requiere un enfoque integrado con coordinación en múltiples escalas gubernamentales, escalas de tiempo y campos. Además de integrar la resiliencia en el código de construcción y los programas de certificación de edificios, el programa 100 ciudades resilientes brinda otras oportunidades de apoyo que pueden ayudar a aumentar la conciencia a través de organizaciones sin fines de lucro. [24]
Después de más de seis años de crecimiento y cambio, la organización existente 100 Ciudades Resilientes concluyó el 31 de julio de 2019. [25]
RELi es un criterio de diseño utilizado para desarrollar resiliencia en múltiples escalas del entorno construido, como edificios, vecindarios e infraestructura. Fue desarrollado por el Instituto para la Transformación del Mercado hacia la Sostenibilidad (MTS) para ayudar a los diseñadores a planificar los peligros. [26] RELi es muy similar a LEED, pero se centra en la resiliencia. RELi ahora es propiedad del Consejo de Construcción Ecológica de los Estados Unidos (USGBC) y está disponible para proyectos que buscan la certificación LEED. La primera versión de RELi se lanzó en 2014, actualmente todavía está en la fase piloto, sin puntos asignados para créditos específicos. La acreditación RELi no es obligatoria y el uso de la información de crédito es voluntario. Por lo tanto, el sistema de puntos actual aún está por determinar y no tiene un valor tangible. RELi proporciona un catálogo de créditos que se utiliza como guía de referencia para el diseño de edificios y amplía la definición de resiliencia de RELi de la siguiente manera:
El diseño resiliente busca edificios y comunidades que sean resistentes a los impactos, saludables, adaptables y regenerativas mediante una combinación de diversidad, previsión y capacidad de autoorganización y aprendizaje. Una sociedad resiliente puede soportar impactos y reconstruirse cuando sea necesario. Requiere que los humanos adopten su capacidad de anticipar, planificar y adaptarse al futuro. [27]
El Catálogo RELi considera múltiples escalas de intervención con requisitos para un enfoque panorámico, adaptación y mitigación de riesgos para eventos agudos y una adaptación y mitigación integral para el presente y el futuro. El marco de RELi se centra en gran medida en cuestiones sociales para la resiliencia comunitaria, como la provisión de espacios y organizaciones comunitarias. RELi también combina diseños de peligros específicos, como la preparación para inundaciones, con estrategias generales para la eficiencia energética y del agua. Las siguientes categorías se utilizan para organizar la lista de créditos de RELi:
El programa RELI complementa y amplía otros sistemas de clasificación populares, como LEED, Envision y Living Building Challenge. El formato de menú del catálogo permite a los usuarios navegar fácilmente por los créditos y reconocer los objetivos alcanzados por RELI. Las referencias a otros sistemas de clasificación que se han utilizado pueden ayudar a aumentar la conciencia sobre RELi y la credibilidad de su uso. La referencia para cada crédito se incluye en el catálogo para facilitar el acceso. [27]
En 2018, se lanzaron tres nuevos créditos piloto LEED para aumentar la conciencia sobre desastres naturales y provocados por el hombre específicos. Los créditos piloto se encuentran en la categoría de Proceso integrador y son aplicables a todos los sistemas de calificación de diseño y construcción de edificios. [28]
Los créditos LEED se superponen con los créditos del sistema de clasificación RELi; el USGBC ha estado perfeccionando RELi para sintetizarlo mejor con los créditos piloto de diseño resiliente LEED.
Es importante evaluar los datos climáticos actuales y diseñar planes para prepararse ante cambios o amenazas al medio ambiente. Los planes de resiliencia y las estrategias de diseño pasivo pueden diferir según el clima. A continuación se presentan estrategias generales de diseño adaptativo al clima basadas en tres condiciones climáticas diferentes: [30]
Determinar y evaluar las vulnerabilidades del entorno construido en función de ubicaciones específicas es crucial para crear un plan de resiliencia. Los desastres tienen una amplia gama de consecuencias, como daños a edificios y ecosistemas y pérdidas humanas. Por ejemplo, los terremotos que tuvieron lugar en el condado de Wenchuan en 2008 provocaron grandes deslizamientos de tierra que desplazaron distritos enteros de la ciudad, como Old Beichuan. [32] A continuación se presentan algunos peligros naturales y posibles estrategias para la evaluación de la resiliencia.
Existen múltiples estrategias para proteger estructuras contra huracanes, en función de las cargas de viento y lluvia.
Los terremotos también pueden provocar daños estructurales y el colapso de edificios debido a las altas tensiones en los marcos de los edificios.
Es difícil discutir los conceptos de resiliencia y sostenibilidad en comparación debido a las diversas definiciones académicas que se han utilizado en el campo a lo largo de los años. Muchas políticas y publicaciones académicas sobre ambos temas proporcionan sus propias definiciones de ambos conceptos o carecen de una definición clara del tipo de resiliencia que buscan. Si bien la sostenibilidad es un término bien establecido, existen interpretaciones genéricas del concepto y su enfoque. Sánchez et al. propusieron una nueva caracterización del término "resiliencia sostenible" que amplía la resiliencia socioecológica para incluir enfoques más sostenidos y de largo plazo. La resiliencia sostenible se centra no solo en los resultados, sino también en los procesos y las estructuras de políticas en la implementación. [33]
Ambos conceptos comparten supuestos y objetivos esenciales, como la supervivencia pasiva y la persistencia del funcionamiento de un sistema a lo largo del tiempo y en respuesta a perturbaciones. También existe un enfoque compartido en la mitigación del cambio climático , ya que ambos aparecen en marcos más amplios, como el Código de construcción y los programas de certificación de edificios. Holling y Walker sostienen que “un sistema socioecológico resiliente es sinónimo de una región que es ecológica, económica y socialmente sostenible”. [34] Otros académicos, como Perrings, afirman que “una estrategia de desarrollo no es sostenible si no es resiliente”. [35] [36] Por lo tanto, los dos conceptos están entrelazados y no pueden tener éxito individualmente, ya que dependen uno del otro. Por ejemplo, en RELi y en LEED y otras certificaciones de construcción, proporcionar acceso a agua potable y una fuente de energía es crucial antes, durante y después de una perturbación. [34]
Algunos académicos sostienen que las tácticas de resiliencia y sostenibilidad apuntan a objetivos diferentes. Paula Melton sostiene que la resiliencia se centra en el diseño para situaciones impredecibles, mientras que la sostenibilidad se centra en los diseños que responden al cambio climático. Algunas formas de resiliencia, como la resiliencia adaptativa, se centran en diseños que pueden adaptarse y cambiar en función de un evento de choque; por otro lado, el diseño sostenible se centra en sistemas que son eficientes y optimizados. [37]
La primera métrica de resiliencia cuantitativa influyente basada en la curva de recuperación de la funcionalidad fue propuesta por Bruneau et al., [6] donde la resiliencia se cuantifica como la pérdida de resiliencia de la siguiente manera.
donde es la funcionalidad en el momento ; es el momento en que ocurre el evento; es el momento en que la funcionalidad se recupera por completo.
La pérdida de resiliencia es una métrica de valor únicamente positivo. Tiene la ventaja de que se puede generalizar fácilmente a diferentes estructuras, infraestructuras y comunidades. Esta definición supone que la funcionalidad es del 100 % antes del evento y que, con el tiempo, se recuperará hasta alcanzar una funcionalidad total del 100 %. Esto puede no ser cierto en la práctica. Un sistema puede funcionar parcialmente cuando se produce un huracán y no recuperarse por completo debido a una relación costo-beneficio poco económica.
El índice de resiliencia es una métrica normalizada entre 0 y 1, calculada a partir de la curva de recuperación de la funcionalidad. [38]
donde es la funcionalidad en el tiempo ; es el momento en que ocurre el evento; es el horizonte temporal de interés.
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