Las alcantarillas siguen funcionando como siempre lo hicieron

El sistema DWV (drenaje-desecho-ventilación) en un edificio de gran altura es bastante similar al que se encuentra en una casa, ¡simplemente es más grande! Los principios (flujo por gravedad, en su mayoría) que hacen que el sistema DWV de un edificio funcione se adaptan bastante bien al tamaño del edificio.

En cuanto a las alcantarillas debajo de las calles, seguramente tendrá alcantarillas separadas en una ciudad como esta: simplemente tiene demasiado flujo sanitario para permitirse derramar aguas residuales sin tratar debido a eventos de desbordamiento de alcantarillado inducido por la lluvia. Sus edificios tendrán sistemas de drenaje en el techo que simplemente se conectan a las bajantes al sistema de drenaje pluvial, mientras que su sistema DWV se conecta a las alcantarillas sanitarias. Ambos sistemas serán ríos subterráneos, básicamente -- en su forma más extrema, obtienes un efecto de "río sobre un río", con el sistema de desagüe pluvial construido sobre el sistema de alcantarillado sanitario, y tus calles construidas sobre los desagües pluviales, con conductos/túneles de servicios públicos que los flanquean para otros servicios públicos.

Aumenta la presión para que el agua llegue a donde quieras

Para hacer llegar el agua a las cimas de edificios tan altos, son obligatorias las bombas de alto rendimiento , tanto para la extinción de incendios como para el servicio doméstico. Estos superedificios tendrán bombas contra incendios redundantes (debido a la criticidad del servicio involucrado) que alimentan sistemas combinados de rociadores de cabezal húmedo/tubería vertical húmeda (no hay otra manera de controlar un incendio en un edificio alto del tamaño de la Tierra, sin importar un Coruscant- tamaño uno: One Meridian Plaza y First Interstate Bank nos enseñaron queya), además de una bomba dedicada a proporcionar suficiente presión de agua doméstica para llegar a la parte superior del edificio. Se necesitarán válvulas reductoras de presión en cada piso para evitar que las altas presiones del tubo vertical/principal vertical lleguen a los accesorios y los dañen, mientras que las bombas en sí necesitarán alcanzar presiones probablemente de miles de PSI (tales presiones son más típicas para sistemas hidráulicos de motores). que el servicio de agua), y necesitará tanques de ruptura de vez en cuando para evitar que las presiones de la bomba se vuelvan totalmente irrazonables. Por cierto, una buena configuración de tanque de compensación bombearía hacia el tanque y luego se alimentaría por gravedad; de esta manera, las bombas redundantes se pueden usar fácilmente, e incluso si todas las bombas fallan, habrá un suministro limitado de agua disponible.

Tarde caliente y fría

La ley del cubo cuadrado funciona a nuestro favor aquí: ampliar un edificio es beneficioso desde el punto de vista del rendimiento térmico, ya que la pérdida marginal de calor disminuye a medida que aumenta el tamaño. Sin embargo, las cargas de calefacción y refrigeración seguirán siendo altas. Una envolvente de alto rendimiento y ligeramente acristalada (frente a la estética posmoderna de gran altura de acristalamiento en todas partes) va a ser una necesidad en estos superedificios, y es probable que se vean obligados a depender de la ventilación distribuida para permitir que el diseño estructural evite los efectos de acumulación colocando barreras de aire entre los pisos, ya sea con pisos mecánicos que alimenten medios de transferencia (vapor, agua, refrigerante) a los controladores de aire en cada compartimiento, o HVAC completo por compartimiento. El calentamiento de agua doméstica se manejará de la misma manera, ya sea mediante tanques indirectos fuera de los circuitos de calor HVAC,

Gran poder significa grandes problemas

Por último, pero no menos importante, contamos con la infraestructura eléctrica y de comunicaciones necesaria en un megaedificio de este tipo: un conjunto de "troncales" de voltaje medio con la fibra óptica correspondiente se instalará en pozos verticales protegidos contra incendios en el núcleo del edificio junto con los demás servicios del edificio. con transformadores de tipo seco en cada piso para proporcionar voltajes bajos para iluminación, receptáculos y electrodomésticos. Es probable que dichos transformadores estén conectados en lo que se denomina una red secundaria para reforzar la confiabilidad del servicio eléctrico, mientras que la fibra óptica alimentará los nodos de distribución en cada piso (similar a un nodo coaxial de fibra híbrida de televisión por cable o una red óptica pasiva). divisor para el caso, y el servicio de voz principal se proporciona a través de algún tipo de configuración de Voz sobre IP).

Se proporcionarán enlaces troncales redundantes tanto para la alimentación como para las comunicaciones a fin de evitar que una sola falla corte los servicios de alimentación o de voz/datos en todo el edificio, mientras que los sistemas secundarios también pueden estar presentes para la alimentación (como un sistema de alimentación auxiliar de comunicaciones de bajo voltaje). para desempeñar el papel de las baterías de la oficina central de 48 V en un sistema POTS) y las comunicaciones (se necesitará un sistema telefónico de bomberos ya que las radios portátiles no son buenas para un equipo de bomberos que trabaja en un rascacielos). Además, los servicios clave (incendios/seguridad de vida) tendrán sus propias copias de seguridad de energía y similares (incluidos generadores dedicados o unidades de motor).

Vaya. Salida.

Sin embargo, toda esta discusión ignora una utilidad que es necesaria para cada edificio alto, y esa es la salida. Sus superedificios necesitarán un sistema de salida de alta capacidad y alto rendimiento para sacar a las personas de manera segura en caso de que un incendio, una liberación química u otra emergencia haga que parte del edificio sea insostenible. Aunque generalmente no se requiere una evacuación total en los rascacielos gracias a los modernos rociadores y la construcción resistente al fuego, la salida en un edificio del tamaño de Coruscant se vuelve mucho más desafiante. Además de los huecos de escaleras de torre presurizados y a prueba de humo que se usan en el diseño de gran altura actual, un megaedificio de este tipo probablemente necesitará usar ascensores de evacuación de ocupantes protegidos contra el humo para sacar a las personas de un piso "seguro" a uno o dos pisos de distancia del situación de emergencia a un punto de refugio designado u otros medios de salida, así como el uso de cualquier puente aéreo presente como salidas horizontalespara que los evacuados puedan buscar refugio en edificios vecinos.

La capacidad de salida también será otro problema. Los ascensores de evacuación de ocupantes, si bien brindan accesibilidad y cierto grado de velocidad en largas distancias verticales, luchan con el movimiento de grandes multitudes de manera fluida. Las escaleras brindan una gran capacidad y un flujo suave a costa de los requisitos de espacio y condición física; incluso entonces, sin embargo, es probable que necesite más que un conjunto típico de escaleras centrales de gran altura para proporcionar una salida de capacidad total, especialmente si las ocupaciones de alta densidad, como los salones de actos, están presentes en los pisos superiores. Las llamadas escaleras de tijera pueden proporcionar un impulso útil a la capacidad por unidad de volumen de espacio, aunque tienen la desventaja de que cualquier cosa que haga que una sea inhabitable probablemente hará que la otra escalera en las escaleras de tijera también sea inhabitable.

¡Y eso es antes de entrar en los desafíos que las zonas de presurización agregarían a todo esto! Poner esclusas de aire en las rutas de salida es un obstáculo importante para la salida masiva, sin importar las diferencias de presión que actúan en las puertas de salida hasta el punto en que, sin una ingeniería cuidadosa, las salidas pueden volverse completamente inoperables.

Los domicilios regulares tienen 3 tuberías: agua, alcantarillado, gas... y 2-3 cables: electricidad y comunicaciones (teléfono y/o televisión por cable). Para un rascacielos, los cables son simplemente más y más grandes, y un superrascacielos no tendrá gasolina.

Toda la aventura será en agua dulce

En la gravedad de la Tierra, una columna de agua de 2 pies de alto pesa 1 libra por pulgada cuadrada. La parte inferior de esa columna estará a aproximadamente 1 libra por pulgada cuadrada (PSI) de presión. Eso es PSI británico, por lo que debería ser una unidad galáctica, a través del mismo mecanismo por el que los extraterrestres hablan inglés .

Entonces, una columna de agua de 100 pies de altura generará 50 PSI de altura . Ahora, la plomería de su hogar está feliz con alrededor de 35-70 PSI, y las torres de agua lo proporcionan de forma pasiva.

El último piso del Burj Khalifa mide 1918 pies, o alrededor de 1000 psi para empujar el agua hasta allí. La tubería de 2000 psi está fácilmente disponible (no es barata).

¿Cómo empujas el agua hasta la cima de un rascacielos de Coruscant de 20,000 pies de altura? No desarrollando 10.000 psi de presión: cualquier fuga se convertiría en un cuchillo de agua que podría atravesar la estructura del edificio como un sable de luz. En cambio, tiene depósitos cada 1000 'en el edificio y empuja de una piscina a otra, solo se necesitan 500 psi.

Tenga reservorios de distribución cada 70 pies más o menos, cada reservorio sirviendo a los clientes debajo del siguiente reservorio, para que todos obtengan 35-70 psi pasivamente.

Alcantarillado - no dejes que se llene

La presión solo se desarrolla si una tubería se llena por completo . Por lo general, una tubería de alcantarillado es solo un conducto lleno de aire, y no se llena de forma sólida excepto en el fondo , y solo desarrolla la presión suficiente para mover las cosas a lo largo del alcantarillado lateral a la calle. Entonces, una pila de alcantarillado de 20,000 pies de altura no es un problema de ingeniería... a menos que los servicios de la ciudad tengan un problema . Entonces tú también.

Vaya. Presurización.

En la Tierra, un rascacielos de 20 000 pies tendría un problema serio. Mucho más arriba de los 10,000 pies sobre el nivel del mar, la gente no podía respirar. Siendo realistas, tendrías que presurizar los pisos superiores (a una altura de aproximadamente 8000 pies, como lo hacen los aviones de pasajeros), o arrendarlos a especies que prefieran esas altitudes en este planeta.

La presurización causará estragos en el funcionamiento de las alcantarillas. Probablemente necesitará tener un mecanismo al final de cada zona de presurización para lidiar con eso, para evitar que toda la presurización explote la tubería de alcantarillado. Simplemente tener su propia tubería hasta su altitud de presurización debería ser suficiente.

Pude ver edificios de millas de altura con decenas de miles de ocupantes siendo en gran parte autónomos.

Como se ha dicho, los sistemas de agua y alcantarillado seguirían siendo los mismos pero más grandes. Pero en lugar de ir a una ubicación centralizada en la ciudad, que corre el riesgo de derramar decenas de miles de toneladas de aguas residuales sin tratar si hay una fuga, iría a una planta de tratamiento de aguas residuales en el sótano.

Las aguas residuales podrían tratarse normalmente, y el agua se recuperaría para su uso posterior como lo es hoy. El lodo se separaría y los compuestos de fósforo se enviarían a granjas cercanas como fertilizante, mientras que el gas metano y cualquier lodo restante se quemaría y convertiría en electricidad para el edificio. Esta energía adicional se usaría para respaldar el sistema de energía principal también en los niveles inferiores.

Este sistema ayudaría a reducir al mínimo la cantidad de agua y energía provenientes de la ciudad. Otro beneficio es que una interrupción en la red no cerraría la ciudad, sino solo el edificio. Con generadores de respaldo y un gran sistema séptico, el edificio podría seguir funcionando hasta que se hicieran las reparaciones.

Suponiendo que la energía es barata, siempre puede transmitirla.

Para los desechos, nuevamente si la energía es prácticamente gratuita (como el poder de fusión ilimitado), simplemente incinere con un pequeño horno de arco eléctrico.

Todavía necesitaría líneas de agua. Pero podría almacenar agua de lluvia en varios niveles de sus edificios, reciclándola en el camino hacia abajo. Dejar que la gravedad haga lo suyo. O bombéelo a los niveles superiores en etapas con tanques de retención entre ellos. El agua limpia sube, el agua mala baja. Vivir en los bajos sería una auténtica gozada en ese caso....

Haz que el reciclaje sea local.

En la secuencia en la que sale el encuadre de la acción se visitan brevemente unos espacios inferiores en desuso, que podrían llamarse las entrañas de la ciudad. Sugiero que eso es exactamente lo que serían.

El transporte está claramente cerca de su capacidad, cualquier cosa que no tenga que enviar a cualquier distancia sería una victoria. El agua, el aire y la energía son totalmente fungibles y, si bien se benefician de la escala, los volúmenes requeridos pueden hacer que los costos de transporte cancelen cualquier beneficio más allá de cierto punto.

Si diez mil personas viven en una torre, probablemente ahorre en tuberías y bombas colocando una planta de recuperación de agua de tamaño moderado en lugar de bombear cosas a una planta enorme a millas de distancia y luego volver a ingresar.

Especialmente si la coordinación de la infraestructura es difícil, por ejemplo, si el servicio a la siguiente torre tuviera que interrumpirse para conectar su línea, o si tuviera que pagar para agregar la capacidad necesaria al centro de procesamiento municipal al construir una torre podría tiene sentido hacerlos más o menos autosuficientes.

¡El cielo no depende del suelo!

Si cambia su perspectiva, hay otra posible solución.

¿Cómo manejas una ciudad que tiene millas de ANCHO? No pones todos tus recursos en un solo extremo y los canalizas desde esa ubicación a cada edificio en la red, los distribuyes POR TODA tu ciudad.

Una ciudad que tiene millas de altura puede extender ese paradigma a la tercera dimensión...

• Cada n historias tiene una planta de procesamiento de aguas residuales... ¿por qué enviarla de regreso?
• Cada pocas plantas tienes recogida de agua, ¿por qué esperar a que la lluvia llegue al suelo?
• Se genera electricidad (eólica, nuclear, tal vez hidroeléctrica a partir de la caída de aguas grises)
• Las telecomunicaciones se distribuyen más o menos de esta manera incluso en edificios moderadamente pequeños.
• La agricultura se distribuye en nuevos edificios modernos, en la escala de "millas de altura" esto podría convertirse en agricultura.

Esto abre oportunidades fantásticas para las diferencias culturales y sociales también.

Los edificios son autónomos

Para una discusión en profundidad, recomiendo el episodio de Isaac Arthur sobre arcologías : estructuras autosuficientes con todas sus utilidades y la mayor parte de su propia economía incorporadas.

En esencia, una arcología es un hábitat espacial construido sobre el suelo. Otra forma de verlo es una ciudad en una lata. Los desechos se reciclan internamente, por lo que el suministro de agua no es un problema, los alimentos a menudo se cultivan internamente (esto solo necesita energía de fusión o bioingeniería lo suficientemente avanzada, no tecnología mágica), y todo lo que se puede proporcionar dentro del edificio sí lo es. No necesita replicadores al estilo de Star Trek: solo espacio para vivir para las personas que trabajan allí, un suministro razonable de técnicos, herramientas y repuestos que se necesitan comúnmente, y el equivalente a un centro de cumplimiento de Amazon en algún lugar.

En comparación con un hábitat espacial, una arcología no tiene que ser tan autosuficiente y, al menos, no tiene que ser hermética. Pero gran parte del diseño es similar, porque no quieres que entren y salgan demasiadas personas o mercancías. Así como hoy puedes vivir toda tu vida dentro de una ciudad sin tener que irte realmente, podrías vivir toda tu vida dentro de una arcología si quisieras.

El problema esencial con los rascacielos tradicionales a gran escala es que los requisitos de consumo del edificio aumentan con el volumen del edificio, pero la capacidad de introducir y sacar material del edificio aumenta solo con la superficie del edificio. Olvídese de la vista desde el piso superior: ¡toda la capa exterior del edificio tiene que ser un muelle de carga o un garaje! En los conceptos que no involucran vehículos voladores ubicuos, todo lo que entra y sale del edificio tiene que pasar no solo por el borde del edificio sino también por la planta baja ., por lo que la tasa de flujo de material disponible es esencialmente fija y los edificios no pueden ser mucho más grandes de lo que son ahora. Ya tenemos problemas con el tráfico que entra y sale de los rascacielos durante las horas pico. El diseño de huecos de ascensores para edificios muy altos ya es un problema grave y los diseñadores están inventando nuevas formas de solucionarlo. Así que guardas todo lo que puedes dentro del edificio.

Una instalación para la eliminación de calor residual se convierte en la principal utilidad externa a la que debe conectarse una arcología, especialmente una que tiene su propia planta de energía de fusión. Incluso los rascacielos actuales tienen que hacer funcionar sus acondicionadores de aire en pleno invierno, y los centros de las ciudades son más calientes que los entornos circundantes, en parte debido al calor generado en los grandes edificios . Para arcologías, las bombas de calor enfriadas por aire no van a ser suficientes. Algo así como un circuito de enfriamiento de sodio fundido sería más útil.

En cierto modo, la arquitectura de construcción de las arcologías es paralela a la arquitectura informática. Las primeras computadoras (por ejemplo, de la década de 1970 a mediados de la de 1980) manejaban relativamente pocos datos y la CPU podía comunicarse con la memoria y los periféricos a su propia velocidad. Las CPU se volvieron más rápidas y se tuvo que inventar la caché de RAM para que la CPU no pasara la mayor parte de su tiempo esperando en la RAM del sistema. Las CPU posteriores obtuvieron más y más niveles de caché de RAM de diferentes velocidades porque el caché necesitaba su propio caché. Eventualmente, la RAM y los periféricos comenzaron a trasladarse directamente a la propia CPU y ahora tenemos sistemas en chips integrados que incluyen todo excepto los componentes de interfaz humana y de alimentación. La mayor parte del espacio real dentro del chip se usa solo para almacenar o mover señales de un lugar a otro, no para cálculos reales. Y el factor limitante esencial en el rendimiento es la entrada y salida de calor.

El desarrollo de arcologías puede ser evolutivo, no revolucionario. Un ejemplo de algo que está en camino a una arcología es el campus del MIT . Es posible viajar a casi cualquier parte del campus sin salir, como la mayoría de las universidades, proporciona las necesidades básicas de vida a los estudiantes e incluso tiene su propia planta de energía. Por supuesto, en realidad no es autosuficiente (todavía necesitan traer casi todo de afuera), pero probablemente los estudiantes que viven allí los sientan autosuficientes. También se ha propuesto una arquitectura similar a la arcología para el próximo Amazon HQ2, incluso si no está contenido en un solo edificio alto.