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La ciencia emergente de los horizontes urbanos
En Nueva York, alrededor de dos tercios del uso de energía de la ciudad se destina a edificios de refrigeración, calefacción e iluminación. Es similar en otras ciudades de América del Norte.
Las formas de estos edificios determinan en gran medida cómo se irradia esta energía en el medio ambiente. En otras palabras, el horizonte de una ciudad es un factor importante en su huella de carbono.
Eso plantea un interesante conjunto de preguntas. ¿Cómo varían las formas de los edificios de una ciudad a otra, en particular con el tamaño de la ciudad? ¿Y podría esto conducir a una comprensión más general de cómo cambia el consumo de energía a medida que las ciudades crecen o se reducen?
Hoy recibimos una respuesta gracias al trabajo de Markus Schlapfer en el Instituto Santa Fe y sus amigos, quienes analizaron la forma de casi cinco millones de edificios en ciudades de varios tamaños en América del Norte. Estos muchachos dicen que existe una relación simple entre la altura promedio de los edificios y el tamaño de la ciudad y que esto tiene implicaciones importantes para la forma en que las ciudades consumen energía.
Este tipo de trabajo se ha vuelto posible porque los científicos urbanos pueden medir el tamaño de los edificios con relativa facilidad utilizando técnicas como el láser. Estos datos están siendo colocados cada vez más en el dominio público por las propias ciudades o por proyectos de código abierto como OpenStreetMap.
Schlapfer y compañía simplemente descargaron esta información de alrededor de cinco millones de edificios de 12 ciudades de América del Norte. Estas iban desde las más grandes, Nueva York y Los Ángeles (con poblaciones de 20 millones y 13 millones respectivamente), hasta ciudades medianas como San Francisco y Austin (con poblaciones de cuatro millones y dos millones respectivamente) y ciudades pequeñas como Ann Arbor. y Santa Fe (con poblaciones de 300.000 y 100.000 respectivamente).
La distribución de tamaño muestra un patrón claro. Schlapfer y compañía dicen que, a primera vista, los datos coinciden con la expectativa general de que la altura promedio de los edificios aumenta con el tamaño de la ciudad y que, dentro de una ciudad, los edificios son más altos a medida que se acercan al centro.
Pero una mirada más cercana a los datos revela algunos patrones más detallados. Para empezar, en el centro de las ciudades, el tamaño medio de los edificios aumenta con la población en más de dos órdenes de magnitud. Y esto refleja un cambio en la forma de los edificios de estructuras más grandes y planas en ciudades más pequeñas a estructuras más altas y estrechas en ciudades más grandes.
La razón de esta tendencia es fácil de modelar. A medida que aumenta la población de una ciudad, la tierra se vuelve más cara. De hecho, el precio de la tierra aumenta más rápidamente que los ingresos personales. Entonces, la única forma de hacerlo asequible es reducir la cantidad de espacio que usa la gente, una tendencia que eventualmente resulta en barrios marginales, o aumentar el volumen de los edificios haciéndolos más altos.
Dado que la tierra es más cara en los centros de las ciudades, los edificios también deberían ser más altos allí.
En teoría, esta tendencia debería ser buena para la eficiencia energética. Los edificios más altos se vuelven más como cubos y, por lo tanto, generalmente tienen una relación más pequeña entre el área de superficie y el volumen. Esto ayuda a que los edificios sean más eficientes energéticamente. Vemos que el tamaño de los edificios aumenta con el tamaño de la ciudad, creando las condiciones para una mayor eficiencia energética en términos de control climático, dicen Schlapfer y compañía.
Hasta cierto punto. En ciudades como Nueva York y Boston esta tendencia ha llevado a la construcción de rascacielos mucho más altos y menos eficientes energéticamente. La relación superficie-volumen vuelve a aumentar en los núcleos céntricos de las grandes ciudades, debido a la proliferación de edificios altos con forma de aguja, dicen.
Sin embargo, existe un límite práctico para la altura de los edificios que viene impuesto por el volumen del edificio que debe dedicarse a ascensores, huecos de escaleras, etc. Muchos arquitectos ven como regla general que, con la tecnología actual, un edificio de más de 100 pisos no es económicamente viable, dice el equipo.
Concluyen que, en promedio, las formas de los edificios en las ciudades de América del Norte convergen en una forma de cubo a medida que las ciudades crecen, esa es la forma más eficiente energéticamente.
Eso debería tener implicaciones importantes para el uso de energía en las futuras megaciudades. En todo el mundo, las poblaciones están convergiendo en las ciudades a un ritmo que está impulsando el mayor y más rápido período de construcción de ciudades de la historia.
Los urbanistas esperan que el tejido urbano de las ciudades en desarrollo supere todo lo que se ha construido hasta ahora. China, por ejemplo, vertió más hormigón entre 2011 y 2013 que el que usó Estados Unidos en todo el siglo XX.
Eso tendrá consecuencias significativas ya que la energía utilizada en estas ciudades inevitablemente aumentará.
La nueva ciencia de los horizontes debería ayudar a los científicos urbanos a comprender los procesos involucrados. Pero hasta qué punto pueden ayudar a mitigar las consecuencias para el medio ambiente es menos claro.
Ref: arxiv.org/abs/1512.00946 : Horizontes urbanos: alturas y formas de los edificios como medidas del tamaño de la ciudad