estudio radiologico del aparato respiratorio

Los exámenes radiológicos se basan en la propiedad de los rayos X de atravesar las estructuras interpuestas en su trayectoria en relación inversa a la densidad de éstas. Mediante un sistema receptor, que reacciona en forma proporcional a la cantidad de radiación recibida, se obtienen imágenes que traducen algunas de las características morfológicas y funcionales de las estructuras bajo examen. Esta posibilidad de visión interna tiene como principal limitación que tejidos y elementos de naturaleza diferente pueden tener la misma densidad radiológica, y que las características de estructuras tridimensionales deben deducirse de una imagen bidimensional. Por estas razones, la interpretación de las imágenes radiológicas necesita de entrenamiento y conocimientos especializados que no corresponden a los objetivos de este libro. En esta parte sólo se pretende entregar al médico no especialista una base para que sepa las preguntas que puede formular al radiólogo y el significado y valor que tienen las respuestas que recibirá.

METODOS RADIOLOGICOS BASICOS

RADIOSCOPIA O FLUOROSCOPIA DE TORAX

Este método permite ver en forma directa e inmediata las imágenes producidas por los rayos X en una pantalla sensible. Tiene las ventajas de entregar una visión dinámica de la respiración y de la actividad cardíaca, así como de permitir la elección, bajo visión continua, de la posición más favorable del sujeto para hacer un registro radiográfico de lesiones ocultas en las posiciones clásicas. Su mayor limitación es su baja resolución, la que puede mejorarse ostensiblemente con intensificadores especiales, y su fugacidad, lo que se ha superado mediante video o filmación. Pese a estas limitaciones, la radioscopía debe considerarse como parte y complemento del examen radiográfico o como ayuda para dirigir procedimientos de cateterización, obtención de biopsias por punción o endoscopía, etc.

RADIOGRAFIA DE TORAX

Constituye la piedra angular del diagnóstico radiológico y es indispensable en parte importante de las enfermedades torácicas. La imagen se obtiene por impresión de una placa fotográfica por los rayos que atraviesan al sujeto en estudio. Es estática pero puede dar información dinámica si se realizan radiografías seriadas. En el examen de tórax se emplea básicamente la placa frontal, obtenida con un haz de rayos con dirección posteroanterior que tiene la limitación  que la superposición de estructuras dispuestas en distintos planos, producen ocultamientos por superposición o falsas imágenes por sumación. La complementación con una placa en proyección lateral y, ocasionalmente, en otras posiciones permite ver zonas que quedan ocultas por el corazón y diafragmas, y separar lesiones que se sobreproyectan en la placa frontal. Además, el conjunto de proyecciones ayuda a formarse una imagen tridimensional aproximada.

El poder de resolución de la radiografía puede aumentarse considerablemente usando como medio de contraste sustancias opacas a rayos: la ingestión de una papilla de bario permite destacar el esófago y la inyección de soluciones yodadas contrasta claramente los vasos .Es también posible obtener información adicional tomando las placas en diferentes fases de la respiración o en posiciones que desplazan a elementos que son movibles, por ejemplo, líquido en la pleura (Fig. 50-6).

TOMOGRAFIA AXIAL COMPUTARIZADA (TAC)

En el párrafo anterior se explicó cómo la radiografía lateral subsana parcialmente el problema de la superposición de estructuras al suministrar información en un plano diferente al posteroanterior. Este mecanismo complementario, aplicado automáticamente múltiples veces en múltiples planos, es la base de la TAC. Con el paciente en decúbito, la fuente emisora de rayos gira, describiendo círculos completos en planos transversales sucesivos alrededor del sujeto. El espesor de los cortes que el haz de rayos realiza en cada plano en sentido craneocaudal, se regula por colimación de 1 al 10 mm. Los rayos atraviesan al paciente en múltiples proyecciones debido a la rotación orbital de la fuente de radiación y son captados por sensores cuyo número varía según la generación del equipo y que están dispuestos en banda al lado opuesto del tubo emisor reemplazando a la placa radiográfica. Esta disposición equivale a tomar múltiples proyecciones de cada uno de los miles de pequeños volúmenes de 1 a 10 mm de espesor (voxels) que constituyen la sección transversal del tórax que se encuentra bajo examen cruzado de varios haces de rayos.

Como consecuencia de lo anterior, en cada posición del tubo emisor cada sensor registra digitalmente la densidad promedio de un diferente trayecto de los rayos a través de la sección del tórax en estudio. Esta información digital, ordenada e integrada por un programa computacional, permite generar en una pantalla de televisión una imagen morfológica de cada una de las secciones examinadas, que puede ser reproducida en una placa fotográfica. De lo expuesto se desprende que las placas que se reciben con la TAC son fotografías de algunas de las muchas posibles composiciones que puede hacer la computadora a partir del registro digital de la densidad individual de cada uno de los voxels en que se descompone el área en examen. Salvo que el paciente se mueva o que se produzca una falla del equipo, el resultado del examen siempre podrá traducirse en placas de buena calidad, ya que con el material digital la computadora puede formar y modificar imágenes hasta lograr la que mejor permita explorar y evaluar las zonas o los tipos de anomalía que interesan.

Actualmente se cuenta con el sistema de TAC helicoidal, en que la mesa con el paciente se desplaza longitudinalmente a través del anillo que gira con la fuente de rayos, con lo que el examen se reduce a 20-30, segundos con una muy buena resolución espacial.

RADIOGRAFIA DE TORAX

Aspectos generales

La radiografía simple de tórax en sus diversas proyecciones satisface la mayor parte de las necesidades de diagnóstico por imagen de la clínica respiratoria, y es un paso previo para la mayor parte de los demás métodos radiológicos.

Al igual que en muchos otros exámenes, la calidad de las respuestas depende de la precisión de las preguntas. Por ello la petición escrita de un examen radiográfico debe ser acompañada de los datos necesarios para dejar en claro cuál es el problema que se desea aclarar. Si el caso es difícil, suele ser útil el contacto personal con el radiólogo. Como respuesta a su solicitud, el clínico recibirá usualmente una o más placas radiográficas y un informe, para cuyo análisis conviene tener presente los siguientes puntos:

- Es difícil que un informe escrito transmita fielmente todas las características de una imagen, por lo cual el clínico buscar y examinar en la o las placas los hallazgos que el informe describe y así formarse una imagen morfológica de lo que le sucede a su paciente. En casos complejos puede ser necesario que lo haga con la ayuda del radiólogo.

- Todo método y todo observador tienen una sensibilidad y especificidad que muy excepcionalmente son absolutas, de manera que siempre cabe la posibilidad de exámenes e informes falsos negativos o falsos positivos. Estudios controlados han demostrado que la radiología no escapa a esta regla general.

- Lo esencial del informe es la descripción de las imágenes y su interpretación en términos morfológicos macroscópicos. Los diagnósticos etiológicos, salvo algunas excepciones, deben considerarse como una hipótesis del radiólogo que el médico tratante deberá interpretar junto con el cuadro clínico general.

Formación de la imagen radiográfica

La exposición que sigue se refiere a las imágenes obtenidas directamente en placa fotográfica por radiografía tradicional, por ser el sistema más accesible en el país, aunque se está produciendo su paulatino reemplazo por la radiografía digital. Este método da imágenes básicamente similares pero tiene la ventaja de que mediante programas computacionales es posible manipular los datos digitales y obtener placas fotográficas secundarias en las cuales se pueden corregir errores o seleccionar las características más adecuadas para evidenciar diferentes tipos de lesiones.

Para comprender las características de las imágenes que configuran la radiografía torácica y, por lo tanto, su interpretación básica, es necesario tener presentes algunos mecanismos que operan en su formación:

Densidad radiográfica: la cantidad de rayos que impresiona la placa radiográfica que, como cualquier otro negativo fotográfico, da un tono más oscuro mientras más rayos recibe. Se diferencian netamente tres niveles de densidad: en un extremo está la densidad del calcio (hueso) que produce un color blanco, y en el otro la densidad del aire que da color negro; en medio existe una gama de grises que no siempre permiten diferenciar categóricamente los tejidos blandos, la sangre, los líquidos y la grasa.

Grosor del medio atravesado: la opacidad a rayos de una estructura depende no sólo de su densidad sino de la longitud del trayecto que los rayos deben atravesar dentro de ella. Esto explica que materiales de diferente densidad puedan dar un mismo tono de gris, y que la visibilidad de una estructura dependa de su posición en relación a la dirección del haz de rayos (Fig. 22-1).

Figura 22-1. Imagen radiográfica de una estructura laminar delgada. Cuando la lámina está situada perpendicularmente al haz de rayos, éstos son mínimamente interceptados por la delgada capa de material denso, por lo que no se forma imagen. La misma, lámina dispuesta tangencialmente a los rayos obliga a éstos a atravesarla a través de una dimensión mayor, lo que origina una imagen lineal.

Así, por ejemplo, la pleura que recubre las cisuras oblicuas o mayores no se ve en la placa frontal, ya que en esta posición se encuentra situada en un plano aproximadamente perpendicular a los rayos, que sólo deben atravesar la delgada lámina de dos hojas pleurales adosadas. En cambio, en la posición lateral las cisuras se disponen en un plano tangencial al haz de rayos, de manera que éste debe atravesar varios centímetros de pleura, dando, origen a una fina línea blanca oblicua visible en la placa lateral (Fig. 22-7). El fenómeno se ha comparado con una puerta de cristal que cerrada y de frente no se ve, pero cuyo borde se aprecia claramente al estar abierta, como una línea vertical.

Contraste de interfases: la opacidad a los rayos X de una estructura no basta por sí sola para dar origen a las imágenes o sombras que se ven en la radiografía. Es necesario que la densidad en cuestión se contraste con otra densidad netamente diferente, con lo que se forma una interfase perceptible. Este fenómeno explica por qué los bronquios, normalmente llenos de aire y de fina pared, no son visibles, ya que están rodeados de parénquima pulmonar también lleno de aire. En cambio los bronquios pueden ser claramente apreciables si el pulmón circundante está consolidado por relleno de sus alvéolos por exudado (neumonía) o por su colapso (atelectasia) (Fig. 22-2). Esta imagen se denomina broncograma aéreo.

Figura 22-2. Imagen radiográfica de los bronquios. En el pulmón normal los bronquios llenos de aire no contrastan con el parénquima de igual contenido. Si el parénquima está ocupado por líquido o exudado los bronquios llenos de aire contrastan y dan la imagen llamada de broncograma aéreo. A diferencia de los bronquios, los vasos pulmonares se diferencian del parénquima normalmente aireado por estar llenos de sangre, y se borran cuando el pulmón a su alrededor se condensa.

Figura 22-3. Imagen radiográfica de los vasos pulmonares. En el pulmón normal los vasos llenos de sangre dan una imagen por contraste con el contenido aéreo de los alvéolos. Si el parénquima está condensado los vasos dejan de verse por falta de contraste.

Este mismo mecanismo explica el llamado signo de la silueta: cuando a una estructura que normalmente da origen a una silueta de borde preciso se le adosa otra de similar densidad, desaparece el borde y, con él, la silueta. Así, una condensación del lóbulo medio en contacto con el borde derecho del corazón borra la silueta de éste (Fig. 22-4).

Figura 22-4. Signo de la silueta: la condensación del lóbulo medio, claramente visible en la placa lateral, borra el borde derecho del corazón por estar en contacto con éste y tener la misma densidad radiológica que el corazón.

En cambio, si la condensación es del segmento basal posterior del lóbulo inferior, que queda por detrás del corazón sin contactar con él, el borde derecho de éste sigue siendo diferenciable de la sombra de la condensación pulmonar (Fig. 22-5).

Figura 22-5. Ausencia de signo de la silueta. Una condensación del segmento basal posterior del lóbulo inferior derecho, que no tiene contacto con el corazón, no borra su borde, que se puede ver superpuesto a la sombra de condensación.

Por esta característica, el signo de la silueta permite deducir en una sola proyección radiográfica la situación de una lesión con relación a un órgano de posición conocida, como diafragma, aorta o corazón.

Calificación de la calidad de la radiografía de tórax

Sólo el examen radiográfico de buena calidad puede entregar una información completa y fidedigna, de modo que lo primero que el clínico debe hacer es verificar que ha recibido un examen técnicamente adecuado. Para que una radiografía de tórax se considere adecuada debe reunir las siguientes características:

a) La placa debe incluir la totalidad del tórax, desde los vértices pulmonares hasta el fondo de los recesos costodiafragmáticos, tanto en proyección frontal como lateral. Las escápulas deben estar fuera de los campos pulmonares.

b) La radiografía frontal debe estar bien centrada, lo que se puede verificar comprobando que los extremos esternales de ambas clavículas equidistan de la sombra central de las apófisis espinosas vertebrales.

c) La dureza o penetración de los rayos debe ser tal que alcance a verse tenuemente la columna vertebral segmentada por los discos intervertebrales detrás de la sombra cardíaca, debiendo existir una gama diferenciable de grises, negro y blanco.

d) Salvo que se haya solicitado de otra manera, la placa debe corresponder a inspiración profunda sostenida. La falta de inspiración puede hacer aparecer sombras inexistentes o modificar la imagen de las lesiones presentes. Por otra parte, si no se han detenido los movimientos respiratorios, las estructuras, especialmente los vasos, se ven borrosas.

RADIOGRAFIA DE TORAX NORMAL

La reproducción de radiografías en láminas de libros suele ser insatisfactoria, por lo que en el libro impreso  se prefirió usar esquemas muy simples que sirvieran de guía para ver en las placas reales. En esta edición en la red hemos mantenido los esquemas porque han resultado útiles. pero se ha agregado al fin del capítulo un vínculos para acceder  a un autoinstructivo con imágenes radiológicas reales.

En las figuras que siguen se identifican la mayor parte de los elementos que se ven en la radiografía de tórax. Recuerde que en la placa los lados derecho e izquierdo del paciente están en relación inversa con los lados del observador.

Figura 22-6.  Radiografía posteroanterior normal.1. Tráquea. 2. Carina traqueal. 3. Bronquios principales. 4. Arterias pulmonares y ramas principales. 5. Venas pulmonares. 6. Botón aórtico. 7. Aurícula derecha. 8. Ventrículo izquierdo. 9. Aorta descendente. 10. Vena cava superior. 11. Cisura menor. 12. Diafragma derecho. 13. Diafragma izquierdo. 14. Burbuja gástrica. 15. Clavículas. 16. 1^ª costilla. 17. Escápula. 18. Pliegues axilares.

Figura 22-7 Radiografía lateral normal. 1. Tráquea. 2. Hilio. 3. Aorta. 4. Cisura mayor derecha. 5. Cisura mayor izquierda. 6. Cisura menor. 7. Ventrículo derecho. 8. Aurícula izquierda. 9. Vasos braquio-cefálicos. 10. Escápula. 11. Diafragma derecho. 12. Diafragma izquierdo. 13. Burbuja gástrica.

Un radiólogo o un especialista experimentado puede identificar y evaluar gran parte de los órganos contenidos en el tórax, pero para nuestros objetivos sólo nos detendremos en los siguientes elementos, suponiendo que el examen se ha realizado de pie, salvo que se indique lo contrario.

Paredes del tórax

Columna vertebral: los cuerpos vertebrales se ven en forma borrosa, destacando las apófisis espinosas dispuestas a lo largo de la línea media, que se aprecian mejor en la parte alta del tórax, perdiendo definición detrás del corazón. En la proyección lateral las vértebras se ven más nítidas y blancas, pero se van oscureciendo a medida que se desciende hacia el abdomen. Esta característica se pierde si se sobreponen elementos más densos, que no siempre se ven por sí mismos (condensación alveolar, derrames pleurales).

Costillas: por su trayecto oblicuo, sus arcos posteriores se proyectan más arriba que sus extremos anteriores. Sus bordes son aproximadamente paralelos, dejando espacios intercostales que son iguales a ambos lados del tórax. En personas de edad, los cartílagos costales suelen calcificar, dando imágenes que deben diferenciarse de las patológicas.

Esternón: se ve en su totalidad en la proyección lateral, mientras que en frontal sólo se ve la zona del manubrio que, ocasionalmente, puede aparentar un ensanchamiento de la parte alta del mediastino.

Clavícula: es importante individualizar sus extremos internos en relación con las apófisis espinosas para verificar que la placa esté bien centrada.

Escápula: al tomar las radiografías se pone los brazos en la posición que saque lo más posible a las escápulas fuera del campo de proyección del tórax.

Diafragma: en inspiración profunda la parte más alta de la cúpula diafragmática derecha coincide aproximadamente con el extremo anterior de la 6ª costilla. Debido al peso del corazón, la cúpula izquierda está 1,5 a 2,5 cm más abajo en el 90% de los sujetos normales. Usualmente las cúpulas son regularmente redondeadas, pero pueden presentar lobulaciones. A ambos lados contactan con las paredes costales formando un ángulo agudo o seno costofrénico. Hacia la línea media, la cúpula derecha termina formando con el corazón el ángulo cardiofrénico, mientras que a la izquierda puede seguirse varios centímetros sobrepuesta la sombra cardíaca. Uno a dos centímetros bajo el diafragma izquierdo se observa la burbuja de aire del estómago, relación que sirve para identificar este hemidiafragma en las radiografías laterales y para sospechar un derrame pleural infrapulmonar (Fig. 50-6). En decúbito la burbuja se desplaza hacia la pared anterior del abdomen y no es visible. En proyección lateral puede apreciarse que las inserciones posteriores del diafragma, y por lo tanto los senos costofrénicos posteriores, están situados varios centímetros más bajos que las anteriores.

Partes blandas parietales: usualmente su situación externa al tórax es evidente, pero en ocasiones los pezones y tumores cutáneos pueden simular nódulos intratorácicos y los pliegues cutáneos pueden dar falsas imágenes lineales. Las mamas voluminosas pueden producir un velamiento tenue, y una mastectomía, una falsa imagen de hipertranslucencia.

Contenido torácico

Tráquea: en la placa frontal se ve como una columna aérea que baja por la línea media, desviándose ligeramente a la derecha del paciente a nivel del cayado aórtico. En la radiografía lateral es levemente oblicua de delante a atrás y de arriba abajo.

Bronquios principales: un poco por debajo del nivel del botón aórtico se separan las columnas aéreas de los bronquios derecho e izquierdo, formando una carina de ángulo variable entre 50 y 100°. En proyección lateral, estos bronquios son casi paralelos al haz de rayos y se ven como claridades redondeadas superpuestas al eje traqueal, siendo la más alta la correspondiente al bronquio derecho. Las ramas bronquiales lobulares y sus subdivisiones no son visibles por estar rodeadas de pulmón lleno de aire.

Mediastino: los órganos centrales del tórax forman una silueta característica en la placa frontal, cuyo borde derecho está formado sucesivamente de arriba abajo por el tronco braquiocefálico derecho, la vena cava superior, la aurícula derecha y una pequeña parte de la vena cava inferior. El borde izquierdo empieza arriba con la arteria subclavia de ese lado y sigue con la prominencia del botón aórtico. En la parte media se proyecta el tronco de la arteria pulmonar, parte de la aurícula izquierda y finalmente en la parte baja el ventrículo izquierdo, que forma un arco muy prominente. En la placa lateral la sombra cardíaca descansa y se confunde con la mitad anterior del hemidiafragma izquierdo. Su borde anterior está formado por el ventrículo derecho y el posterior por la aurícula izquierda arriba, el ventrículo izquierdo al medio y la vena cava inferior, abajo. El cayado aórtico puede distinguirse parcialmente como un arco anteroposterior en la mitad posterior de la parte alta del tórax.

Parénquima pulmonar: el aire, los tabiques alveolares y el intersticio normales no dan imagen radiográfica notoria. El dibujo que se ve en los campos pulmonares corresponde principalmente a los vasos pulmonares llenos de sangre que contrastan con el parénquima aireado. Las arterias pulmonares y el nacimiento de sus ramas principales forman parte del mediastino y de los hilios. Hacia la periferia, las arterias se ven más tenues, pero es posible seguirlas hasta 1 a 2 cm de la pleura y apreciar sus divisiones, que se suceden con intervalos de 1 a 2 cm. Por efecto de la gravedad, la presión hidrostática intravascular es mayor en las bases, por lo cual los vasos en estas zonas están más distendidos y se ven un 50 a 75% más gruesos que los de la mitad superior del pulmón. En la mitad inferior de los pulmones, las arterias siguen un trayecto oblicuo cercano a la vertical, mientras que las venas siguen una dirección casi horizontal hacia la aurícula izquierda.

Los bronquios intrapulmonares no se ven por constituir prácticamente una interfase aire-aire. Ocasionalmente pueden dar origen a una imagen anular cercana a los hilios cuando los rayos los atraviesan a lo largo de su eje longitudinal.

Hilios pulmonares: anatómicamente son el paquete de vasos, bronquios, nervios y ganglios que unen al pulmón con el mediastino. Su principal componente radiográfico al lado derecho son las ramas de la arteria pulmonar derecha, mientras que al lado izquierdo son la arteria pulmonar en sí misma y su rama izquierda. En condiciones normales, los demás componentes contribuyen poco a la imagen hiliar. El hilio derecho se encuentra aproximadamente 1,5 cm más bajo que el izquierdo.

Pleuras: en la mayor parte de su extensión, estas membranas se encuentran en contacto con la superficie interna del tórax, formando una interfase sólido-sólido, que no da imagen radiográfica. Al nivel de las cisuras pulmonares, en cambio, la pleura contacta con lóbulos con aire por ambos lados, de manera que da origen a una fina imagen lineal en las zonas en donde los rayos la atraviesan tangencialmente. La cisura menor del lado derecho, debido a su disposición horizontal, se ve frecuentemente en la radiografía frontal y casi siempre en la lateral. Las cisuras mayores no son apreciables en la placa frontal, pero suelen verse en la lateral como líneas oblicuas de atrás adelante y de arriba abajo.

Proyección de los lóbulos pulmonares

En las Figuras 22-8 y 22-9 se esquematiza la proyección de los lóbulos pulmonares en la radiografía frontal y lateral. Se puede apreciar la importante superposición que existe en la proyección frontal, que se debe a la oblicuidad de la cisura mayor y a la situación anterior del lóbulo medio. Esta disposición debe tenerse presente para no atribuir al lóbulo superior toda lesión de la mitad superior de la radiografía y al lóbulo inferior las de la mitad inferior. La figura también demuestra la utilidad de la placa lateral para la diferenciación de los lóbulos.

Figura 22-8. Proyección de los lóbulos del pulmón derecho. En lateral se aprecia la situación posterior del lóbulo inferior y la anterior del lóbulo medio. En frontal puede apreciarse que imágenes de la mitad superior pueden corresponder tanto al lóbulo superior como al inferior.

Figura 22-9. Proyección de los lóbulos del pulmón izquierdo. En lateral el lóbulo superior ocupa toda la zona anterior. En frontal ambos lóbulos se superponen en la mayor parte de su extensión, exceptuando el vértice ( l. superior) y la zona lateral basal ( l. inferior).

Tamaño del pulmón

El tamaño del pulmón se aprecia en la radiografía a través de la posición del diafragma y la conformación de la caja torácica. Varía ampliamente con la contextura y talla del individuo. En posición de pie y en inspiración profunda, el vértice de la cúpula diafragmática derecha coincide con el extremo anterior de la 5ª a 6ª costillas. Al lado izquierdo la base pulmonar está, en general, hasta 2,5 cm más bajo. En decúbito el tórax se acorta considerablemente por ascenso del diafragma, el corazón se dispone más horizontalmente y el mediastino se ensancha. Lo mismo sucede en espiración, pero en menor grado.

IMAGENES RADIOLOGICAS PATOLOGICAS

Las imágenes anormales de la radiografía de tórax se generan por dos mecanismos principales:

a) modificación de imágenes normales en cuanto a densidad, forma, tamaño, situación, relaciones, etc.

b) aparición de elementos nuevos.

Aunque la cantidad de imágenes diferentes que estos mecanismos pueden generar es muy amplia, para nuestros fines es posible limitarse a algunos patrones y elementos básicos que a continuación describiremos, indicando su base morfológica general. Se evitará establecer conexiones entre signos radiográficos y determinados diagnósticos etiológicos, ya que este aspecto sólo se puede abordar con seguridad, como ya se ha insistido, analizando el cuadro clínico global del paciente.

Sombras de relleno alveolar 

Se deben al reemplazo del aire en el compartimento alveolar por líquido, exudado inflamatorio, tejido neoplásico, etc., dando origen a una opacidad de variable extensión. Su unidad básica es la sombra acinar, que representaría el compromiso de la estructura anatómica denominada acino, o sea, el conjunto de espacios aéreos dependientes de un bronquíolo terminal. Las sombras acinares generalmente pierden su individualidad por coalescencia, debido a la extensión del relleno por las comunicaciones que existen entre los alvéolos. Ocasionalmente las sombras acinares pueden distinguirse claramente como opacidades irregularmente redondeadas de 4-10 mm de diámetro. La fusión de sombras acinares da origen a una imagen llamada de condensación.

La opacidad resultante puede ser homogénea o no homogénea según lo uniforme y completo que sea el relleno alveolar. Cuando el proceso de relleno se inicia en los alvéolos con material relativamente fluido, como sucede en la neumonía y el edema pulmonar, la condensación se extiende por los poros de Cohn sin ceñirse a los límites de los segmentos pulmonares. Sus márgenes son generalmente poco precisos, a no ser que estén determinados por una cisura. Con frecuencia los bronquios llenos de aire contrastan con el parénquima condensado, dando un broncograma aéreo.

Figura 22-10. Broncograma aéreo en neumonía del lóbulo superior derecho. En cambio, en los procesos iniciados en los bronquios, como la bronconeumonía, o en los vasos, como el infarto, la condensación suele estar limitada a el o los segmentos correspondientes a los bronquios o vasos comprometidos.

Cuando las condensaciones contactan con otras estructuras densas como el corazón y el diafragma, el contorno de éstas se borra por falta del contraste entre sólido y aire (signo de la silueta). La condensación de un área de parénquima generalmente no modifica notoriamente su volumen. Algunas neumonías con mucho componente edematoso pueden ocasionalmente aumentarlo, mientras que en infartos puede producirse una reducción por disminución del surfactante debido a la isquemia. Cuando el relleno alveolar se debe a edema cardiogénico las imágenes descritas pueden modificarse en pocas horas, siendo en cambio más persistentes cuando se deben a exudados densos.

Atelectasias

La disminución del contenido de aire de los alvéolos sin que sea reemplazado por sólido o líquido conduce a una disminución de volumen de la zona pulmonar comprometida que se denomina atelectasia (ateles = incompleto; ektasia = distensión). Sólo cuando se produce un colapso alveolar completo se observa una opacificación radiográfica detectable. Por ello, los signos más frecuentes de esta condición son los desplazamientos de estructuras torácicas hacia el foco atelectásico por la disminución de volumen: ascenso del diafragma; desviación del mediastino, cisuras, vasos o tráquea; reducción de tamaño del lóbulo o de un hemitórax y de los espacios intercostales, etc. (Fig. 22-11).

Figura 22-11. Atelectasia masiva del pulmón izquierdo. Se aprecia el aumento de opacidad del pulmón que tiene un menor volumen: desviación del mediastino y tráquea hacia la izquierda; ascenso del diafragma evidenciado por la posición de la burbuja gástrica; disminución de tamaño del hemitórax izquierdo con estrechamiento de los espacios intercostales (no ilustrado en el esquema).

Las opacidades tienen una situación y formas característica según los lóbulos o segmentos comprometidos ). El signo de la silueta puede estar presente en los casos en que exista contacto e incluso puede ser el signo que llama la atención hacia una atelectasia sólo levemente opacificada. En las atelectasias opacificadas puede observarse broncograma aéreo, a no ser que se deban a obstrucción bronquial, en la cual el aire atrapado se reabsorbe. En ocasiones la atelectasia puede detectarse por la sobreinflación compensatoria de parénquima vecino.

Imagen de compromiso intersticial

En las numerosas enfermedades que comprometen el compartimento intersticial se pueden observar los siguientes elementos radiológicos básicos (Fig. 22-12):

Figura 22-12. Imagen intersticial. Se aprecian imágenes lineales, reticulares, micronodulares y formación de panal de abejas en las bases.

a) Sombras lineales finas y curvas que forman un retículo irregular. Son generadas por el engrosamiento del intersticio.

b) Nódulos múltiples, que son generalmente pequeños, de 1 a 3 mm de diámetro, pero que pueden alcanzar a 10 mm o más en algunas de las enfermedades de este grupo. Los nódulos radiográficos pueden corresponder a nódulos histológicos granulomatosos o neoplásicos y, en el caso de los más pequeños, a una falsa imagen por sumación de sombras lineales que se entrecruzan.

c) Panal de abejas: imagen formada por un retículo grueso que delimita múltiples cavidades quísticas de 3 a 10 mm de diámetro. Estas corresponden a dilataciones bronquiolares causadas por la retracción fibrótica terminal del territorio alveolar.

Los elementos mencionados pueden combinarse en las más variadas formas, algunas de las cuales revisten una fisonomía relativamente característica que permite sugerir algunas etiologías o entidades determinadas, como veremos en el capítulo 40. Cuando se agrega relleno alveolar, las líneas y nódulos se borran por falta de contraste aéreo.

Sombras lineales

Son elementos en que predomina la dimensión longitudinal, con un ancho menor de 2 mm. Si son más gruesas (2 a 5 mm), se denominan bandas. Estas sombras pueden originarse por aumento de espesor o densidad de estructuras normales: cisuras, paredes bronquiales, vasos, tabiques intersticiales, o por la aparición de elementos anormales como cicatrices pleurales o pulmonares, pliegues cutáneos, etc. Sólo destacaremos las llamadas líneas de Kerley o septales, producidas por el engrosamiento de tabiques interlobulillares (Fig 22/13).

Figura 22-13. Imágenes lineales: las líneas B de Kerley se ven perpendiculares a la pared costal baja y las líneas A irradian desde los hilios. Sobre el diafragma izquierdo se ve una banda vertical.

Las líneas B de Kerley se ven como finas líneas de 1 a 2 mm de espesor y de menos de 2 cm de largo dispuestas perpendicularmente a la pleura costal en las bases pulmonares. Son frecuentes en la infiltración edematosa o neoplásica de los tabiques, pero también pueden verse en procesos inflamatorios. Las líneas A son más largas (2-6 cm), se dirigen hacia los hilios y no contactan con la pleura.

Nódulos y masas

Son la imagen de lesiones pulmonares o pleurales que se superponen a las estructuras normales con un desarrollo más o menos similar en las tres dimensiones del espacio (Fig 22-14).

Figura 22-14. Imágenes de nódulos y masas. 1. Nódulo          . 2. Nódulo con espículas. 3. Nódulo excavado. 4. Nódulo con calcificación. 5. Masa.

En el análisis radiográfico se denomina nódulos a las opacidades de hasta 30 mm de diámetro y masas a las mayores, siempre que estén al menos parcialmente delimitadas. . Su base morfológica es variada: neoplasias malignas y benignas, inflamaciones crónicas, malformaciones, quistes con contenido líquido, etc. Para su diagnóstico diferencial pueden tener valor características como su número, presencia de espículas o salientes agudas en su borde, excavación, calcificaciones, concomitancia de adenopatías hiliares o mediastínicas, etc. En este tipo de lesiones es imprescindible la radiografía lateral o la TAC para determinar sus características en las tres dimensiones y para conocer su localización exacta, dato necesario para ulteriores estudios (endoscopía, punciones, etc.) y eventual tratamiento quirúrgico.

Los quistes llenos de líquido o mucus, como es corriente, dan una imagen radiográfica de nódulo o de masa. Si bien un borde muy circular y nítido puede sugerir su naturaleza, su diagnóstico seguro sólo puede hacerse recurriendo a la TAC, que permite diferenciar la naturaleza del relleno. Cuando el quiste tiene contenido aéreo la imagen cae bajo la denominación general de cavidades, que veremos a continuación.

Cavidades

Son espacios avasculares con contenido aéreo. Por su génesis, se puede diferenciar tres entidades (Fig.22-15).

Figura 22-15. Imágenes de cavidades. 1. Caverna. 2. Quiste aéreo. 3. Bula. 4. Absceso pulmonar. 5. Bulas subpleurales.

Puede tratarse de formaciones quísticas abiertas, con contenido aéreo o hidroaéreo, que se caracterizan por presentar en todo o parte de su contorno una pared regular y fina (quiste hidatídico roto, quiste bronquial). Una segunda posibilidad es la excavación o caverna, cavidad de pared gruesa a irregular, característica que se debe a que la cavidad se forma por necrosis de una condensación, nódulo o masa cuyos restos persisten. Es frecuente que presenten un nivel hidroaéreo.

Por último existen las bulas, término que se aplica a áreas localizadas de enfisema avanzado, rodeadas de una pared de menos de 1 mm de espesor y con frecuencia discontinua, que se forma por destrucción y colapso del parénquima alveolar circundante.

Calcificaciones

Es corriente que se depositen sales de calcio en células y tejidos dañados, en lesiones granulomatosas y en hamartomas (malformaciones). Con la excepción de metástasis de osteo o condrosarcomas, las lesiones neoplásicas no calcifican. Este hecho reviste importancia en el diagnóstico diferencial de nódulos y masas, en las cuales la presencia de calcificaciones difusas es considerada como un índice de benignidad. Las neoplasia pueden tener calcificaciones localizadas por haber crecido en su vecindad .Como el calcio es muy opaco a rayos, es relativamente fácil detectarlas, pero ocasionalmente debe recurrirse a la TAC para definir su existencia y morfología.

Hipertranslucencia

El aumento del contenido aéreo o la disminución de vasos en un área del pulmón hace que ésta aparezca más negra en la radiografía (hipertranslucencia). Las formas localizadas, circunscritas por un límite denso, ya han sido analizadas como cavidades. Aquí nos referiremos a aquellas que no tienen tal límite preciso. Pueden comprometer segmentos, lóbulos o uno o los dos pulmones. En forma localizada se producen por aumento del contenido aéreo en obstrucciones bronquiales con mecanismo valvular que hiperinsufla al territorio correspondiente y en hiperdistensión compensatoria de áreas pulmonares sanas ante la disminución de volumen de zonas enfermas o extirpadas quirúrgicamente. En forma difusa se ve en la obstrucción bronquial difusa del asma y de la EPOC. La hipertranslucencia por disminución del dibujo vascular también puede ser localizada (embolias, secuelas obstructivas e hipoplasia de vasos) o generalizadas (destrucción de tabiques alveolares en enfisema, vasoconstricción en hipertensión pulmonar primaria).

Derrame pleural

La presencia de líquido en la pleura se traduce por un velamiento homogéneo que se distribuye de acuerdo a la fuerza de gravedad. Por las razones que se detallan en el capítulo 56, el límite superior del líquido en la placa frontal no se ve horizontal, como realmente es, sino que formando una curva más alta hacia la axila (Fig. 22-16). Su explicación se encuentra en el capítulo 49.

Figura 22-16. Imagen de derrame pleural. En la base derecha hay una opacidad homogénea que borra el contorno del diafragma y cuyo borde superior aparece con una curva de vértice más alto en la pared axilar.

Cuando existe simultáneamente aire dentro de la pleura (hidroneumotórax) se forma una interfase aire-líquido que permite que el límite del líquido superior se vea horizontal (imagen hidroaérea) (Fig. 22-17).

Neumotórax

La penetración de aire a la cavidad pleural se traduce por la retracción del pulmón y la formación de una cámara aérea, que se ve como un área sin dibujo pulmonar (Fig. 22-17).

Figura 22-17. Neumotórax e hidroneumotórax. Al lado derecho hay una franja avascular entre la pared torácica y el pulmón reducido de volumen, debida a la presencia de aire en la pleura (neumotórax). La pleura visceral es visible como una fina línea con el aire del neumotórax por un lado y el del pulmón por el otro. Al lado izquierdo además de aire hay líquido (hidroneumotórax). La existencia de una interfase aire-líquido hace que el límite superior del derrame pleural se vea horizontal como realmente es.

Al haber aire a ambos lados de la pleura visceral, ésta se ve como una fina línea opaca que limita al pulmón retraído.

TOMOGRAFIA AXIAL COMPUTARIZADA (TAC)

Por ser un examen de interpretación difícil y de uso preferencial para casos complejos en los cuales probablemente deberá participar un especialista, no entraremos en el análisis de sus imágenes. Sin embargo, es conveniente tener presente en qué circunstancias está indicado su uso.

Las principales ventajas de la TAC respecto a la radiografía son:

• El corte transversal da una imagen real de la disposición topográfica en el plano transversal de los elementos morfológicos normales y anormales, En sentido craneocaudal se produce una superposición de elementos cuya densidad promedio es la registrada por el sensor, pero esta distorsión compromete sólo un espesor de 10 mm que puede reducirse a 1 o 2 mm si es necesario (TAC de alta resolución).
• Diferencia una mayor gama de densidades dando diferentes tonos de gris para los tejidos sólidos, la grasa y los fluidos. Estas densidades pueden ser medidas objetivamente en unidades Hounsfield (UH), así llamadas en honor de uno de los creadores de la TAC.
• Con un medio de contraste intravenoso es posible precisar aun más el diagnóstico diferencial de acuerdo a la cantidad de sangre que recibe o contiene la estructura en evaluación. Este agregado también permite visualizar la existencia de trombos y de obstrucciones al flujo sanguíneo en embolias pulmonares (angioTAC)

La principal limitante de la TAC es su mayor costo, de manera que debe considerarse como un recurso selectivo para aquellos casos en que la radiografía resulte insuficiente. Otra limitación son aquellos pacientes que no pueden ser transportados al Servicio de Rayos o que están conectados a equipos que no pasan por el túnel de examen de la máquina.

Indicaciones de la TAC

Prácticamente en toda la patología torácica la TAC puede agregar información morfológica a la radiografía de tórax pero, en un alto número de casos, esta mayor precisión diagnóstica no será lo suficientemente significativa como para modificar la decisión adoptada sobre la base de la radiografía. Existen, sin embargo, áreas en que la contribución de la TAC es indispensable para precisar el diagnóstico y decidir sobre la mejor conducta. Sus indicaciones están ligadas a su mayor capacidad de detección y, sobretodo, de definición de las características de la estructura responsable de una imagen, y pueden sintetizarse en.

• Estudio del mediastino. La mejor capacidad de la TAC para diferenciar densidades permite que, donde la radiografía sólo muestra una sombra homogénea, se pueda delimitar sombras de diferente tonalidad de gris correspondientes a grasa, ganglios, timo, tumores, vasos, etc. Con la administración de medio de contraste endovenoso puede obtenerse aun mayor información en este aspecto. Una de las principales aplicaciones en esta área es la etapificación del cáncer bronquial y la demostración de aneurismas aórticos.
• Estudio del nódulo solitario del pulmón. En primer término la TAC define con mayor seguridad si el nódulo es realmente único o existen otros; también muestra mejor sus características estructurales. Es especialmente apto para detectar y caracterizar calcificaciones que permiten calificar la naturaleza benigna o maligna del proceso.
• Diferenciación entre masas sólidas y quistes con contenido líquido. Estas lesiones, que en la radiografía se ven de un mismo tono de gris, son claramente identificadas por la TAC por su alta capacidad de diferenciar densidades.
• En el estudio de la estructura fina del parénquima pulmonar. Los cortes finos de 1 o 2 mm promedian la densidad de un volumen muy pequeño de pulmón, lo que permite precisar detalles de la estructura intersticial y alveolar. Esta información, junto a la distribución topográfica de las lesiones, permite identificar patrones razonablemente específicos en enfermedades intersticiales del pulmón.
• Estudio de embolias pulmonares, la inyección intravenosa de medio de contraste visualiza trombos y oclusiones de flujo sanguíneo.
• Búsqueda y definición de bronquiectasias. El TAC de alta resolución muestra muy bien dilataciones bronquiales que en la radiografía raramente pueden evidenciarse.
• Estudio de zonas ciegas de la radiografía de tórax.
• Estudio de patología pleural. La TAC permite diferenciar las paredes y el contenido de la cavidad pleural y definir sus relaciones con el parénquima pulmonar y la pared del tórax.
• Patología de la pared torácica. La capacidad de diferenciar las densidades de grasa, músculo y otros tejidos sólidos tiene importante aplicación en el estudio de tumores e inflamaciones parietales.

Ciudades para un Futuro más Sostenible

Ciudades para un Futuro más Sostenible
Búsqueda | Buenas Prácticas | Documentos | Boletín CF+S | Novedades | Convocatorias | Sobre la Biblioteca | Buzón/Mailbox
 

Documentos > La Construcción de la Ciudad Sostenible > http://habitat.aq.upm.es/cs/p2/a008.html

Metabolismo y complejidad del sistema urbano a la luz de la ecología

Salvador Rueda

La ciudad es un ecosistema abierto

La biosfera como un todo es un sistema abierto en el que los circuitos acuosos, gaseosos y minerales intercambian sustancias y disipan energía. Se puede considerar sin embargo, que el sistema global está formado por subsistemas comprendidos en otros subsistemas de manera que la definición de éste tiene, intencionadamente, unos límites arbitrarios. El hombre, sus máquinas, sus redes de comunicación y monetarias son parte del ecosistema y forman parte, también, de sus diagramas energéticos y de información.
La mayoría de las fracciones de un sistema que se estudian como ecosistemas son también parte de otros ecosistemas mayores y, al mismo tiempo, contienen partes más pequeñas que se pueden estudiar como ecosistemas.
La comprensión de los ecosistemas está íntimamente relacionada con las tasas de circulación dentro del sistema escogido; las tasas de flujo energético y materiales que atraviesan las fronteras hacia el interior y hacia el exterior del sistema elegido; y el grado de información organizada que ha adquirido y su flecha en el tiempo. Cuando se analizan estos flujos de frontera, se describe el ambiente del ecosistema. Para entender los mecanismos que explican el funcionamiento del sistema hay que disponer tanto de los datos del sistema global como de sus componentes principales.
La ciudad como sistema no se escapa a esta lógica. El campo de la Teoría de Sistemas abarca cualquier realidad conocida, desde el entorno hasta el universo, pasando por la molécula, la célula, el organismo, el bosque o la ciudad.
La fuerza de esta teoría consiste en haber puesto en la noción de sistema, no una unidad discreta, sino una unidad compleja, un todo que no se reduce a la suma de las partes, haber concebido la noción de sistema, no como una noción real, ni tampoco formal, sino como una noción ambigua y haberse situado en un nivel transdisciplinario que atraviesa todo aquello que se conoce [Morin, E. , 1994].
Los ecosistemas son sistemas abiertos, son sistemas que requieren energía exterior para el mantenimiento de su estructura y pervivencia. Sin la energía suficiente el sistema no puede mas que degradarse, sin este flujo energético se produce un des- orden organizativo que representa una decadencia rápida.
Siguiendo a J.M.Rueda (1995), que un sistema sea abierto significa que:

• Entra en intercambio con el ambiente
• Este intercambio es esencial para mantenerse el sistema
• De este intercambio depende, además, su capacidad reproductiva o de continuidad, así como su capacidad de transformación.
• El medio es tan importante como el sistema
• De hecho, medio y sistema constituyen subapartados de un sistema más amplio
• La transacción sistema medio-medio sistema constituye el fenómeno más importante

De los dos aspectos capitales que E.Morin (1994) establece para los ecosistemas el primero plantea que las leyes de las organizaciones complejas autoorganizativas no son de equilibrio, sino de desequilibrio, de dinamismo estabilizado. El segundo aspecto formula que la inteligibilidad del sistema ha de encontrarse no solamente en el propio sistema, sino también en su relación con el ambiente, y esta relación no es una simple dependencia, sino que es constitutiva del sistema.

La realidad está, tanto en el vínculo como en la distinción entre el sistema abierto y su ambiente. Este vínculo es relevante desde el punto de vista epistemológico, metodológico, teórico y empírico.
Los sistemas abiertos dependen de una alimentación material y energética, pero también de información organizada. Los sistemas abiertos, como tienen capacidad de aprovechar, seleccionar, procesar la información del medio, evolucionan hacia sistemas más complejos. Establecen cambios cualitativos. Por el contrario, si por alguna razón del sistema o del entorno, este deja de aprovechar, seleccionar o procesar la información, se simplifica y se desestructura.
Comprender los sistemas urbanos y su carácter al mismo tiempo determinante y aleatorio, quiere decir comprender la relación de estos con los ecosistemas más amplios, relación que es de orden material y energético y también de organización y de información.
Los sistemas más simples dependen más fuertemente de los nexos energéticos y a medida que los sistemas se hacen complejos la energía tiene un papel más secundario, hasta hacer que la energía sea un soporte muy reducido en la construcción, mantenimiento y cambios del propio sistema.

El metabolismo de la ciudad

Dos de las características especiales de los ecosistemas urbanos son, el volumen de energía que viaja por fuera de los organismos vivos, la energía que hace funcionar el sistema y la enorme movilidad horizontal que permite explotar otros ecosistemas a distancias más o menos alejadas. Otra característica de las ciudades es la gran complejidad que llegan a atesorar con la inclusión de multitud de artefactos culturales portadores de información.
La mayor parte de la energía endosomática (la que viaja por el interior de los organismos vivos), se extrae de los sistemas agrícolas, que hacen que los sistemas urbanos sean heterótroficos desde el punto de vista de la producción.
El mantenimiento de la complejidad de los sistemas urbanos se fundamenta en el ingente consumo de energía exosomática (la que viaja por el exterior del cuerpo), se apoya también en la explotación de recursos ubicados en espacios más o menos lejanos, en la explotación de estructuras en principio menos complejas que verán aumentar su simplicidad.
La explotación se concreta, entre otras cosas, en aportación y concentración en el sistema de la materia y la energía necesarias para su reproducción, y si es el caso, en el aumento de su complejidad. El agua, los alimentos, la electricidad, los combustibles fósiles, etc., harán, a veces, recorridos muy lejanos, en ocasiones serán consumidos en la ciudad y en otras serán transformadas antes de su consumo en el propio sistema o en otros diferentes.
Las exigencias de alta energía concentrada por parte del hombre y sus máquinas contrastan con el amplio y diluido campo de la energía luminosa procedente del sol. La explotación industrial y demográfica es fruto de la aceleración de la tasa de consumo de combustibles fósiles.
Un análisis interesante, por tanto, es tratar de contemplar las características energéticas de las ciudades basadas en este uso masivo de combustibles fósiles que, sobre todo, generan flujos de energía más concentrados. Tal como pusieron de manifiesto los estudios de Howard y Elisabeth Odum (1980), las áreas urbanas tienen una gran concentración de energía por unidad de superficie comparativamente con un campo de cultivo o un ecosistema natural. Las magnitudes correspondientes de estos nuevos flujos de potencia comienzan a tener suficiente envergadura para alterar los contrapesos y equilibrios del sistema en cualquier lugar donde se concentren.
En las conurbaciones, la separación del espacio con funciones diferentes y la segregación social con densidades elevadas de gente con rentas, instrucción, etc, similares, obliga a un aumento del metabolismo externo relacionado con la capacidad de transporte y de control, para apaciguar las interacciones fuertes y los conflictos entre espacios y grupos.
El transporte es un factor muy importante en la organización y el desarrollo de los ecosistemas. De hecho en la frontera el transporte de materia tiene más energía asociada cuando va en la dirección de la periferia (suburbio, campo) a la ciudad, que cuando va en dirección contraria. El exceso de energía usado por el transporte se mantiene porque proporciona el control sobre los sistemas periféricos, que pueden considerarse explotados. Las interacciones fuertes para una determinada especie están atadas a su capacidad de transporte.

Se desprende de todo esto que la extensión de las vías de transportes, del tamaño y los flujos de circulación como las proyectadas en los planes de infraestructura españoles, suponen una invasión del espacio rural y una disminución de la biomasa y la biodiversidad de todos los ecosistemas naturales, por las interacciones fuertes que el sistema de movilidad impondrá. El hombre explota así a la naturaleza e impide que ésta se organice más.
El flujo neto de energía, de la naturaleza al hombre, puede considerarse proporcional al gradiente de organización entre el hombre y la naturaleza y cuanto más toma el hombre de la naturaleza, más desorganizada o controlada la mantiene.
Se pueden considerar diversas fronteras, pero es probable que en todas ellas prevalezca el mismo tipo de relaciones. Quizá el último subsistema o compartimiento, en el lado de la organización máxima, puede tener una posición especial de control, o mejor, no tener controladores.
El hombre es el organismo más poderoso, pues, en el uso de la energía externa para mover materiales, especialmente sobre el plano horizontal. La contaminación es una consecuencia del transporte y si se quiere, una enfermedad del transporte, pero constituye algo que es perfectamente natural en los ecosistemas.

Información y complejidad

En las ciudades, la información está organizada de diversas maneras y se manifiesta de forma compleja. Así como la materia y la energía pueden medirse en unidades sencillas y objetivables, no sucede lo mismo en el momento de aprehender información. Los intentos de medir la información y sus flujos a través de las unidades monetarias y/o energéticas o incluso los que se derivan de la misma teoría de la información, no han tenido resultados suficientemente satisfactorios.
La información es un concepto muy importante que no es fácil medir. Los límites de la información total disponible son difíciles de estimar. La información está distribuida en diferentes estratos, envuelta sobre sí misma, jerarquizada [Margalef, R. , 1991].
En el sistema, podemos examinar el número de trayectorias posibles. Su recuento es una medida de complejidad y también de la incertidumbre inherente a una situación que tenga esta complejidad.
La descripción de los sistemas urbanos requiere la especificación de las unidades funcionales, muchas de ellas son variables discretas (especies), cada una en una proporción diferente del total.
Hay una incertidumbre -y por lo tanto información- en la posibilidad que las proporciones de las diferentes variables sean diferentes, además de la organización de las diferentes trayectorias.

Algunos autores han propuesto modelos explicativos que tienen en la energía y más concretamente en la potencia energética, el hilo conductor. De hecho, cualquier trabajo realizado, cualquier intercambio de energía, implica un aumento equivalente de información potencial [Margalef R. , 1991].
Howar T. Odum en "Ambiente, Energía y Sociedad" plantea que los fenómenos de la biosfera, incluso la naturaleza y el hombre, se pueden medir y representar a través de trayectorias de potencia que forman sistemas susceptibles de representación con diagramas de flujos de energía. Mide los flujos de potencia económica, política y social como los flujos del mundo físico y químico. Compara las magnitudes de los procesos utilizando la Kcal/m2 día como unidad. Las leyes energéticas básicas de la conservación, la degradación, la selección de la potencia máxima, la proporcionalidad del flujo y las fuerzas son aplicadas a los sistemas humanos [Odum, H.T. , 1980].
En relación a la información, considera que sus trayectorias, a pesar de su poca energía, continúan siendo corrientes de energía, y se pueden indicar en los diagramas energéticos conjuntamente con las trayectorias de más potencia. Las pequeñas corrientes energéticas con grandes factores de ampliación tienen un valor proporcional a las energías que controlan.
Otros autores como Shannon[1] y Wiener miden la información en dos pasos: primero, miden la complejidad de aquello que se examina (el mensaje, el sistema, la configuración, la asociación de especies o la asociación de profesiones, etc.); segundo, se especifica la complejidad de la combinación concreta, si es conocida. En ecología, son muy útiles los estudios introducidos por Margalef del contenido de la información asociado a la composición de las especies. La información específica se utiliza como un índice de la diversidad (H)[2].
La cantidad de información aumenta con el número de unidades contenidas en el sistema. Para medir el grado de concentración de la información, se puede dividir la información calculada por el número de unidades individuales implicadas. El segundo paso en el proceso de indicar la cantidad de información útil consiste en especificar las partes que son combinaciones controladas y que se sabe que están organizadas.
En los cálculos del contenido de información de las combinaciones de especies en los sistemas naturales, los valores pueden superar los 5 bits de información por individuo a causa de las muchas combinaciones posibles. El número resultante, a pesar de que se le denomine información, no indica si la complejidad está organizada en una combinación útil o si es una situación aleatoria no especificada. El contenido de información calculado como el logaritmo de las combinaciones indica la cantidad útil que se tendría si el sistema estuviera organizado formando un mensaje útil o indica la cantidad de confusión si no está organizado [Margalef , 1991].
Como dice el mismo Margalef cuando se proponen medidas de la información para un propósito limitado y definido, es más honrado y realista utilizar un número de menos compromiso como es la complejidad. A nivel del ecosistema urbano, la complejidad sería una expresión del conjunto de variables discretas con contenido significativo de información, de sus abundancias respectivas y de sus interacciones y cómo se integran en el tiempo y el espacio.
La complejidad (la idea de complejidad se asocia fácilmente a la idea de probabilidad) de los sistemas urbanos puede analizarse, en parte, haciendo uso del concepto de diversidad. Los organismos vivos, y sobre todo el hombre y sus organizaciones, son portadores de información y atesoran de forma dinámica en el tiempo, características que nos indican el grado de acumulación de información y también la capacidad que tienen para influir significativamente en el presente y controlar el futuro.
En los sistemas naturales, una especie es una población que se mantiene aislada y separada por diferentes medios. La separación de especies se mantiene gracias a los diferentes mecanismos que impiden el cruce de unas con otras y la mezcla de genes, pero el propósito perseguido con esta multiplicidad de especies consiste en dotar de la mayor eficacia posible el sistema con la especialización, la división del trabajo y otras clases de circuitos de regulación y control. Un sistema con muchas especies y por tanto con más organización, tiene un número mayor de circuitos concebidos para regular y estabilizar la función global del sistema. De hecho, la diversidad que se puede encontrar en un sistema vendrá dada por el número de especies diferentes en relación al número de individuos de cada una de ellas.
Las variables discretas en los sistemas urbanos, las que hacen el papel de las especies en los sistemas naturales, son esencialmente atributos que tienen los individuos o las actividades que atesoran la información dinámica con relaciones multivariadas (de cooperación, de competencia, etc.) con otros. Este dinamismo en el posicionamiento respecto a otros individuos y actividades, es el que diferencia las variables que se interconectan con los artefactos cargados de información, (libros, revistas, etc.) pero que son estáticos.
Los atributos son elementos diferenciadores cargados de información que condicionan las relaciones y las trayectorias de las corrientes de materia, energía e información. Crean diversas redes donde cada atributo proporciona especialización, división de trabajo y otros circuitos de regulación y control. En los sistemas urbanos es el hombre quien proporciona parte de los atributos, el que atesora parte de la información diferente y quién permite, partiendo de las diferencias, la multiplicación de circuitos de regulación. Un mismo hombre posee diferentes atributos (titulación académica, profesión, edad, renta, etc.) con los cuales se relaciona con otros atributos que poseen otras personas (sean de hecho o jurídicas). Buscando un símil geométrico, el hombre sería un poliedro en el que cada cara es un atributo que estaría conectado e intercambiaría información con otros atributos de otros poliedros.
El hombre, sin embargo, crea organizaciones y actividades económicas o no, con atributos diferentes que desarrollan actividades también especializadas y que hacen posible la división del trabajo. Estas organizaciones cubren en este análisis un valor equivalente al que cobra cualquiera de la variables discretas atribuidas al hombre. De hecho, la mayoría tiene personalidad jurídica propia con unos objetivos que se imponen, en las horas de trabajo, a los propósitos de los individuos miembros de la organización.
Como decíamos anteriormente la complejidad de los sistemas urbanos puede analizarse en parte, haciendo uso del concepto de diversidad (H). Los organismos vivos y sobretodo el hombre y sus organizaciones son portadores de información y guardan en un determinado espacio, y de forma dinámica en el tiempo, características que nos indican el grado de acumulación de información y también de la capacidad para influir significativamente en el presente y controlar el futuro. Podemos establecer el grado de organización de un territorio así como su potencialidad de intercambio informativo, en parte, a través del análisis de la diversidad para diferentes realidades urbanas. Sabiendo la cantidad de portadores de información diferentes que se dan cita en un espacio concreto, nos permite saber, en momentos temporales sucesivos, si la organización aumenta o disminuye y en qué partes de la ciudad lo hace.
En los sistemas urbanos, hay también, además de los portadores de información, unas densas redes que posibilitan el intercambio de materia, energía e información entre estos portadores. Las redes de intercambio de información de materia y energía constituyen una parte importante de la organización del sistema. Estas redes tienen mucho que ver con la complejidad de las relaciones económicas, la movilidad de personas, materia y energía, y el movimiento de información a través de las tecnologías de comunicación. Las redes tienen un efecto multiplicador del intercambio, en consecuencia, en la complejidad del sistema. Aunque las redes tienen una complejidad mesurable se considera que actúan como factores vinculadores de las relaciones entre los portadores de información dinámica y menos como portadores estrictos de información.
Todos los ecosistemas tienden al aumento de la complejidad y a estadios más maduros de la sucesión[3]. En los ecosistemas urbanos también sucede, y así está comprobado que la complejidad tiene tendencia al aumento en su conjunto, (por ejemplo la complejidad de Barcelona y su área metropolitana en conjunto, es mayor que la ciudad de Barcelona y su conurbanización en los años cincuenta); no obstante, también se comprueba que, a causa de diversos factores ligados a la planificación funcionalista y el mercado, buena parte de los territorios constituyentes de la ciudad tienen una diversidad baja y una alta homogeneidad en sus componentes.
Continuando con la misma línea teórica y en un afán de incluir en la misma función la materia, la energía y la información, son sugerentes los valores que puede adquirir en momentos diferentes el cociente: [Margalef, R. , 1986].
Energía total consumida/(Biomasa total + portadores de información)
Los ecosistemas tienen en la diversidad y en el cociente indicado, buenas expresiones para indicar el estado conseguido en la sucesión. El numerador expresa la energía consumida que puede ser endosomática (alimentos) o exosomática y que fluye por fuera del cuerpo. La energía externa aumenta el control del hombre sobre los competidores. El control sobre el medio local y sobre la naturaleza es sustancial y hoy se utilizan buena parte de los excedentes energéticos, exosomáticos, para ganar (determinar que ha de hacer el otro) en la competencia entre los grupos humanos.
El denominador quiere expresar la obra construida o también es la materialización de esta en organización biológica o cultural. Lo que es importante reflejar con los valores obtenidos del cociente, es si la organización aumenta con un mismo consumo de energía, lo cual nos aportará un valor de eficiencia del sistema y, en consecuencia, su valor en tiempos diferentes nos puede indicar la tendencia positiva o negativa hacia la madurez.
El cociente antes indicado, que relaciona la energía y la organización del sistema puede permitir señalar la dirección evolutiva de éste. De hecho, el cociente de la energía dividida por la biomasa más los portadores de información se configura como la función guía que tiende a minimizarse en el tiempo en aquellos sistemas que maximizan la recuperación de entropía en términos de información y minimizan la proyección de entropía en el entorno por un menor consumo de energía, es decir, una flecha con tendencia a una situación ideal más estabilizadora, más madura. Se podría esperar que la evolución de la ciudad haga que la nueva cambie menos energía por unidad de información soportada por la estructura.
La dificultad de hacer operativa la función mencionada, nos obliga a hacer ciertas simplificaciones que nos permitan conocer, al menos, algunas de las particularidades evolutivas del sistema; de aquí que, a partir de la función guía, se hayan extraído partes del denominador, las correspondientes a las unidades estructurales por su imposibilidad de adicionarlas. La función simplificada es E/H.
Las ciudades compactas y diversas maximizan la recuperación de la entropía en términos de información.
Ilya Prigogine centró sus elaboraciones sobre el estudio de los sistemas termodinámicamente abiertos, que intercambian materia y energía con el mundo exterior, de manera que adquieren y mantienen estructuras.
Razonó que el término general de la entropía puede dividirse en dos partes. La primera refleja los intercambios entre el sistema y el mundo exterior y la segunda describe qué cantidad de entropía se produce dentro del mismo sistema. La segunda ley de la termodinámica exige que la suma de estas dos partes sea positiva, excepto en el estado de equilibrio, el primer término será tan positivo que, aún siendo negativo el segundo término, la suma seguirá siendo positiva. Esto significa que, sin violar la segunda ley, los sistemas muy alejados del equilibrio pueden experimentar una disminución de la entropía local. Para los sistemas, esta disminución se manifiesta como un impresionante aumento de organización interna. Para destacar la conexión entre los procesos autoorganizativos y la gran producción de entropía, Prigogine llama a tales relaciones sistemas "disipativos" [Nicolis i Prigogine , 1977]. Al utilizarla para hacer notar la aparición espontánea de la estructura organizada, Prigogine destacó el importante papel positivo que puede desarrollar la producción de entropía [Hayles, N.K , 1993].
Ningún acontecimiento pasa sin dejar huella. Si por un lado se contabiliza como un aumento de la función entrópica, se puede reconocer, por otro lado, bajo la forma de alguna modificación en la estructura material donde se ha producido el cambio irreversible, es decir, la creación de historia [Margalef, R. , 1995].
En los ecosistemas, son necesariamente complementarios los aspectos disipativos y los autoorganizativos capaces de recuperar, en información persistente, una fracción progresivamente creciente del equivalente de la entropía producida [Margalef, R. , 1995]. Margalef establece que en los sistemas se dan cita dos subsistemas que se acoplan: el disipativo y el que acumula información. El subsistema disipativo se renueva más rápidamente, y es el diferencial entrópico utilizado para sustentar las estructuras más o menos próximas, con una tasa de renovación más baja. Cuando este principio se da entre dos sistemas, se dice que el sistema con más información organizada explota al que presenta una menor complejidad.
La tasa de conversión del entorno en organización es diferente según los sistemas. En los sistemas vivos y en los ecosistemas naturales, hay una tendencia a maximizar la recuperación de entropía en términos de información. Esta tendencia se manifiesta tanto en la evolución (secuencia de generaciones en una especie) como en la sucesión (secuencia temporal en la organización de un ecosistema).
En los ecosistemas urbanos también se produce un aumento de organización del sistema pero sin maximizar la recuperación de entropía en términos de información. El abandono de este principio posiblemente tiene su explicación en los excedentes de energía fósil y en la capacidad de utilizar recursos en la "creencia", al menos de facto, que estos son ilimitados.
El actual comportamiento de los sistemas urbanos, en competencia voraz entre ellos, aunque como cualquier otro sistema de la tierra siga las reglas y las leyes de la física, actúan como si la "máquina" no tuviera que depender de los recursos ni de los flujos residuales. Es una máquina en movimiento contínuo y, además, acelerado. Como dice Margalef (1995), cuando el aumento de la entropía contribuye muy poco a la autoorganización, porque hay muchos recursos, se manifiesta la estrategia del despilfarro. Este es el principio que L.Van Valen llamó en el año 1973 de la Reina Roja, que toma su nombre de un personaje de Alicia en el país de las maravillas, y que declara que se ha de correr todo lo posible para mantenerse en el mismo lugar. Esta carrera significa generar más entropía y en consecuencia aumenta la incertidumbre del entorno.
El caso es que se actúa como si los recursos no tuvieran límite, ni tampoco los tuvieran los contenedores donde van a parar los residuos y la disipación energética. Cuando la competencia se manifiesta por caminos apartados de la maximización en la recuperación de entropía, únicamente la escasez de recursos esenciales o la reducción drástica de la flexibilidad de alguna variable del entorno, puede parar esta carrera de velocidad en aumento. El peligro no es competir sino competir sin tener en cuenta el aumento de entropía.
Mientras los sistemas humanos han estado sustentados sobre la base energética proveniente del sol, la aceleración de los cambios se limitaba por la propia eficiencia de la captación. La resultante ha sido una parsimonia en la transformación mientras que la entropía no era significativamente más alta que la esperada por la propia dinámica de disipación a los ritmos que los sistemas marcaban con su funcionamiento y la muerte de sus individuos.
Desde la revolución industrial, la energía del sol almacenada en períodos geológicos anteriores se consume a ritmos crecientes, sumándose la disipación de ésta a la disipación energética que la radiación incidente procedente del sol aporta en el momento presente. El excedente de energía consumida aumenta la cantidad de energía disipada y crea una aceleración de la transformación, una espiral de consumo energético-cambio científico-técnico-complejidad-aceleración en la transformación-mayor consumo energético-cambios científicos-técnicos-mayor transformación..., basado en el despilfarro de recursos, que parece más un intento de impedir que otros utilicen los recursos y posicionarse mejor que los competidores, que un intento de aumentar el orden y la estabilidad de los sistemas. Parece también una carrera donde los participantes quieren llegar al "final" con un botín y en unas condiciones más ventajosas. Es lo que los economistas han llamado el crecimiento económico, a la vez que han buscado primero hacerlo "sostenido" y ahora "sostenible" (Naredo J.M., vid Cap. I)
La flecha del crecimiento sostenido provoca que la idea de obsolescencia sea consustancial con la propia mercancía y así un coche no puede durar más de un determinado tiempo o un número de kilómetros, una pieza de ropa no ha de durar mucho más de una temporada por la calidad de la ropa o por la moda, que los productos vayan con envases de usar y tirar, etc. Hoy se tienen suficientes indicios para pensar que la obsolescencia se ha extendido también a las áreas construidas (López de Lucio, R.). En Cataluña el número de rótulos de alquiler y venta de los apartamentos construidos en la costa en los últimos años es una muestra; el abandono de muchas viviendas en las ciudades compactas para ocupar casas en la ciudad difusa es otra. Se observan así, paralelamente, zonas en declive y áreas en fase de "colonización", con el consiguiente deterioro de un patrimonio consolidado, a la vez que se invierte en la creación de otro de nueva planta. (Naredo, J.M.)
La renovación de cualquier mercancía, incluyendo los productos del mercado del suelo es una de las características sobre las que se sustenta el actual modelo de crecimiento. Las empresas de construcción, los agentes inmobiliarios y los estrategas de la banca, etcétera, en las últimas décadas, han dinamizado y acelerado la actividad constructora de infraestructuras y arquitectónica, con lo que han aproximado la lógica de la venta de sus productos a la de los bienes de gran consumo. El recurso, el suelo en este caso, es un recurso no renovable y queda inmobilizado.
En los ecosistemas no humanos, la evolución hacia organizaciones relativamente estables y de competencia intensa conduce a un gran ralentización de los procesos de transformación de la materia y la energía, en una especie de evolución de estructuras y formas de organización que minimizan la entropía no aprovechada para conseguir el mismo nivel de información.
Como hemos dicho anteriormente, todos los ecosistemas presentan también partes diferenciadas con ritmos diferentes tanto en acumulación de información, como en la disipación de energía. Esta diferenciación de funciones, permite a la estructura más organizada recuperar una parte de la información relacionada con el proceso disipativo periférico que es el que proporciona la energía necesaria para el cambio. En un trayecto imaginario entre el centro de una ciudad y su periferia, la complejidad es diferente hasta llegar a cotas reducidas. Estas consumen gran parte de los recursos de manera acelerada, pasando una parte de la información para mantener y aumentar la estructura más compleja del centro, o dicho de otro modo, para mantener o aumentar la diversidad potencial de comportamientos del centro (en el centro hay de todo y mucho). La periferia se puede alargar tan lejos como se quiera, a Almería que nos provee de productos alimentarios, o a Argelia que nos proporciona gas natural. El centro es el que determina qué hace o qué ha de hacer la periferia, desde el centro se envía la orden de crear y aprobar una urbanización, un centro comercial o de explotar una cantera. Pero, en la economía global, el centro y la periferia de la ciudad, son también periferia de otros centros, que disponen los modelos y los estilos de vida que debemos adoptar, que determinan y condicionan dónde aplicar una nueva inversión para instalar una actividad industrial o, en sentido inverso, para desmantelar una actividad ya existente.
Los sistemas, para ser explotables, se han de mantener abiertos y simplificados [Margalef , 1995]. La explotación que se ejerce sobre grandes zonas del territorio que han estado ocupadas en un proceso acelerado de urbanización es elevada. El mantenimiento del sistema es a base de un consumo energético y de materiales que los habitantes del territorio difuso tendrán que pagar suplementariamente.
La simplificación de las diversas zonas del territorio urbano provocado por el funcionalismo se realiza necesariamente con un consumo mayor de materia y energía. La parte disipativa del sistema la constituye, sobre todo, la periferia de la ciudad, que es comparable a un campo de cultivo en términos de explotación. Si en el caso del campo lo que se necesita son plantas de crecimiento rápido, en el caso de los sistemas urbanos, se trata de crear una estructura de mayor consumo y más acelerado. Se trata de ir creando nuevas superficies urbanizadas poco diversas y recoger frutos de una organización nueva y simplificada. Son subsistemes de crecimiento acelerado con unas tasa E/H elevadas y, como en los sistemas naturales, los excedentes producidos en los sistemas urbanos permiten el aumento relativo de los componentes menos productivos.
Como ya se ha comentado, los explotadores pueden estar muy lejos del lugar de la explotación. De hecho no es una casualidad que los estilos de vida despilfarradores de suelo, materia y energía sean cada vez más homogéneos en amplios territorios del globo; mantener y aumentar grandes áreas-región en sistemas abiertos y simplificados no deja de ser una estrategia de explotación de los que tienen poder para hacerlo. Los mecanismos para conseguir la mencionada simplificación son diversos y hoy es probable que en nuestro país se desregulen los usos del suelo para poder aumentar la tasa de ocupación urbanizada o que los centros vayan perdiendo diversidad para que puedan ser ocupados por servicios y actividades similares.
Maximizar los intercambios, aumentar hasta el máximo, en espacios reducidos y compactos, los miembros diversos con capacidad de relación, es decir, hombres, sociedades y organizaciones y organismos vivos, añadiendo las redes que hacen posible el intercambio de bienes y de información (red económica, red de movilidad física y red de movilidad de información), es aumentar su diversidad potencial de comportamientos. Si este aumento de complejidad se hace intentando maximizar la recuperación de entropía en términos de información, el modelo de crecimiento se acerca a la idea de sostenibilidad, mientras que el modelo que se sustenta maximizando la entropía que se proyecta en el entorno, se aproxima a la idea de crecimiento sostenido.
Se ha indicado que la reducción de la complejidad del entorno, iba supeditada a un aumento de la complejidad del sistema urbano. Se ha puesto de manifiesto que el aumento actual de la complejidad del sistema urbano se efectúa a costa de aumentar la entropía generada, que se proyectará en el entorno y aumentará a la vez incertidumbre. Es por ello que el único aumento de la complejidad que puede reducir la incertidumbre del entorno, es aquella que sigue los principios de minimización entrópica que se proyecta en el entorno.
Perseguir la minimización de la entropía, al mismo tiempo que maximizamos la complejidad de nuestros sistemas urbanos, maximizando la entropía que convertimos en información, obliga a volver a recalificar los intercambios, a reconceptualizar muchas variables y poner valor a otras con la voluntad de aumentar la capacidad de anticipación del sistema. El sistema económico, o también el intercambio de bienes, tendría que acomodar sus instrumentos al máximo aprovechamiento de los recursos y la minimización (en cantidad y peligrosidad) de los residuos, al mismo tiempo que la energía de transformación se hace depender cada vez más de la radiación solar (única fuente que no aumenta la entropía del planeta). El aprovechamiento máximo de los recursos y de minimización de residuos a escala local quiere decir establecer un grado de explotación máximo de los sistemas naturales y agrícolas respetando su permanencia en el tiempo.

Lentitud y calidad en el crecimiento de los sistemas urbanos

El proceso de implantación de nuevos espacios urbanizados es necesariamente lento para poder encajar e interrelacionar los diversos componentes que lo configuran en una flecha temporal dirigida al aumento de la complejidad.
En aquellas partes de la ciudad o en aquellos núcleos urbanos que se han hecho lentamente y de manera ininterrumpida, sin perturbaciones importantes, consolidando y renovando las estructuras que las sostienen, ha ido aumentando la diversidad de sus componente (Hi) y, en consecuencia, han ido aumentado los depósitos de información organizada proporcionadora de estabilidad y oportunidades, en contra de un aumento excesivo de nueva estructura sostenida en un despilfarro del suelo, de la energía y del tiempo y en el creciente consumo de recursos.
Los crecimientos explosivos, como el que ha sucedido en los últimos 25 años en las regiones metropolitanas, proporcionan una aportación mayor de energía y más oportunidades para las nuevas colonizaciones y reinicializaciones. Pero, en estructuras más maduras, las oportunidades son menores aunque aumenten también la diversidad y se cree una mayor estabilidad. Los sistemas más maduros tienden a preservar testimonios más numerosos del pasado en el mismo lugar, incluyendo información suplementaria [Margalef, R. , 1992].
En una interpretación dinámica e histórica de la ocupación del espacio urbano, el proceso generador se ve condenado a perder ímpetu, a medida que va quedando encajado en un aumento gradual de estructuras o motivos que proliferan cada vez con más detalle, y en los que parece ser que la indeterminación se va introduciendo. Las posibilidades que tiene un espacio virgen y la determinación de las estructuras y las funcionalidades en sus orígenes son mayores que las que pueden encontrarse en fases avanzadas de conformación de la urbanización.
Del mismo modo, cuando se aplica energía masivamente en el desarrollo de la planificación, o se introducen actividades económicas que impactan sobre el tejido de actividades ya estructurado, se presentan perturbaciones capaces de destruir información; esto es lo que acontece, normalmente, en situaciones discontínuas en el tiempo y en el espacio, y como consecuencia de acontecimientos que se puedan considerar originados en sistemas más amplios o envolventes.
En cualquier sistema, los primeros colonizadores del suelo, suelen ser oportunistas, para pasar posteriormente a ser colonizados por actividades más especializadas y de calidad. El diseño de la nueva urbanización y/o remodelación de la existente, deberá incluir los espacios para desarrollo de actividades mezcladas y de usos diversos; también debería incluir las actividades industriales. El crecimiento de los nuevos espacios urbanizados y la renovación de los ya existentes debería basarse en la calidad (menos en la cantidad), en el aumento de la información organizada, la eficiencia energética y en la reducción en el consumo de recursos.
Cada espacio, por pequeño que sea, debería ser tratado con la atención necesaria para convertirse en un espacio de calidad y de identificación positiva. La insania que proyectan las áreas degradadas por efecto de la acción humana se incrusta en el inconsciente colectivo en la misma medida que la propia degradación. Incorporar nuevos espacios para nuestra satisfacción, sustrayéndolo a los usos que la naturaleza hacía, parece que habría de tener un significado alejado de la lógica lineal que prescinde de otro objetivo que no sea el propio de la acción de transformación, para insertarse en una lógica sistémica (lógica en circuito) donde el espacio, recurso escaso, ocupa una función propia, pero al mismo tiempo unida formalmente con el resto de componentes del sistema. La acción de transformación ha de concebir la búsqueda de la calidad, incluso de las partes más mínimas. Es el peaje formal que reclama todo espacio a transformar. Lo contrario es el despilfarro actual del espacio, que ofrece espacios atractivos limitados, espacios que suelen coincidir con zonas reducidas de una gran complejidad, o bien espacios para hacer una función única, pero que la presencia deja de tener sentido cuando la función se ha realizado. Los espacios intersticiales entre los espacios funcionales, la mayoría, suelen padecer una manifiesta degradación.

Fuerzas y flujos en la producción de entropías no termodinámicas: el poder de un sistema.

La producción de entropía se expresa de manera simple y general en términos de las llamadas fuerzas y flujos termodinámicos asociados a la ocurrencia de un conjunto de procesos irreversibles. A cada fuerza X le corresponde un flujo J. Ejemplos sencillos de estas cantidades homólogas son el gradiente térmico y el flujo de calor, la afinidad química y la velocidad de reacción, el potencial eléctrico y la corriente eléctrica, el gradiente de densidad y flujo de masa, etc. La producción de entropía para un conjunto de n procesos simultáneos se escribe como la suma de las n términos formados por los productos de fuerzas y flujos homólogos. Pues bien, en las situaciones próximas al equilibrio, flujos y fuerzas termodinámicas se relacionan entre sí por leyes empíricas lineales (en los ejemplos anteriores serían las leyes de Fourier, Hartley-Fick, Ohm, etc.). En un proceso de complejidad arbitraria, el flujo i-ésimo se expresa como una combinación lineal de todas las fuerzas. Esta formulación permite definir el concepto de estado estacionario, de no equilibrio y de determinar los criterios de estabilidad y evolución a los que se refiere. Un sistema está en un estado estacionario si sus parámetros macroscópicos, tales como temperatura, presión, entropía, o composición, son independientes del tiempo. Eso es compatible con el desarrollo de procesos irreversibles en el interior del sistema y con que los parámetros intensivos dependan de la posición del espacio [Wagensberg, J. , 1994].

Para las entropías no termodinámicas también podríamos hablar de producción de entropía de manera similar a como se hace con la entropía termodinámica. En este caso, las fuerzas y flujos implicados también están relacionados con procesos irreversibles en la línea temporal que marca la sucesión del ecosistema.
Después de la formulación del conocido "principio de Margalef", llamado así por K. Matsuno en 1978, que postula que en los sistemas la parte con menos información, en relación con la velocidad con que aumenta o se "produce" entropía, alimenta a la parte que ya se caracterizaba por una mayor densidad de información, el principio de la entropía no sería un factor de uniformización del universo sino todo lo contrario: sería garantía de su diferenciación y de su progresiva organización [Margalef, R. , 1995].
El mantenimiento y/o aumento de la complejidad de un espacio ocupado por un sistema se desarrolla a costa de disminuir y simplificar otros espacios. Hay un flujo neto de materiales, energía y al menos, información desde el espacio menos maduro (menos complejo) al espacio más maduro (que tiene más complejidad). En este caso la complejidad (la información organizada) sería la fuerza y el flujo estaría constituido por el tráfico de materia, energía e información de un ecosistema menos maduro a un espacio más complejo. Es lo que se llama explotación de un espacio sobre otro. Esto es así también en los ecosistemas urbanos pero con un añadido diferencial, ya que el hombre tiene la facultad de actuar de manera intencionada y consciente.
El poder de explotación de un espacio sobre otro, o simplemente el poder que atesora un espacio podría venir determinado por la expresión P = I . E o mejor P = f(I.E), donde el poder sería una función de la información organizada en el espacio I y de su consumo de energía E. Entre dos espacios que interactuan donde P1 > P2 parece que el flujo neto de materiales y/o de energía y/o información irá en la dirección de mantener o aumentar la complejidad de P1 y de simplificar o reducir la complejidad de P2. Puede suceder también que el flujo de materiales o incluso de energía se invierta, pero en este caso se ha de enmarcar en el papel que este flujo tiene en el aumento o disminución de la complejidad de los dos sistemas. Por ejemplo, la aportación de materiales residuales de un espacio más maduro a otro menos complejo, no deja de ser un flujo de materia que puede parecer invertido; no obstante, este flujo libera de un cierto impacto al espacio más complejo y degrada el espacio más simplificado. La clave de la sostenibilidad global está en ver hasta qué punto la organización del espacio más simplificado es capaz de utilizar los residuos para enriquecer su estructura, por ejemplo usando los residuos orgánicos para potenciar la fotosíntesis. El flujo, por lo tanto, se ha entender en el contexto de creación o reducción de estructura y organización.
Conocer todo el contenido de I y la influencia que sus diferentes componentes tienen sobre los cambios en el tiempo y las dimensiones potenciales que seguirá el sistema, tiene el mismo significado que intentar conocer toda la información en el ejemplo del demonio de Laplace, donde se pone de manifiesto la dificultad de concebir, incluso teóricamente, la determinación de un conjunto de números que representaran, con precisión infinita, el valor de las condiciones iniciales de un sistema. Como señala Wagensberg la idea de una información infinita nos proporcionaría una trayectoria única para el sistema en donde no hay lugar para el azar, y en el caso del uso de abstracciones matemáticas relacionadas con la probabilidad de sucesos, nos proporcionaría una familia, acotada si se quiere, de infinitas trayectorias donde existe un margen para el azar.
En consecuencia, una aproximación más operativa de P, vendría dada por la sustitución de I por H de manera que se pudiera obtener una medida de la complejidad del sistema. Aunque la sustitución representa renunciar prácticamente al orden funcional del sistema, por lo menos nos permite aproximarnos a una complejidad posicional o arquitectual de éste. Quizá sería más correcto que se corrigieran los valores de cada uno de los componentes de H en función de su capacidad de influencia sobre el futuro.
La medida de H, como dice Margalef nos da una cierta medida del barroquismo necesario para que exista cierta estabilidad en una comunidad de especies. En nuestro caso los componentes de H se sitúan no solamente en la existencia de especies diferentes sino también, puesto que estamos hablando de un ecosistema urbano, en la existencia de categorías de información que poseen los individuos (titulación, profesión, renta, etc.) y las actividades y organizaciones significativas que se crean y que, de una manera u otra, influyen en el futuro.
Hace un tiempo salía en las páginas del diario "La Vanguardia" un artículo de Ricardo Bofill donde se preguntaba entre otras cuestiones, cuales eran las ciudades poderosas del mundo y qué había de hacer Barcelona para situarse en el ranquing de las ciudades más poderosas del planeta. Postulaba que para empezar a ser alguna cosa, en este concierto de ciudades poderosas, se debía de aumentar la población de Barcelona hasta que consiguiera una cantidad cercana a los 12 millones. Este número permitiría tener la masa crítica de consumo de materiales, de energía, de suelo etc. para conseguir los servicios que proporcionan suficiente poder en este concierto de ciudades. En el mismo artículo exponía que en el mismo nivel de las ciudades poderosas están los centros universitarios de prestigio mundial como Harvard. Lo único que hacía Bofill era una constatación de estas dos realidades tan diferentes pero no analizaba cual era el factor que proporcionaba el poder en uno y en el otro caso.
De entrada, se puede entender que el poder de los dos sistemas, el de una ciudad, pongamos por caso Nueva York, y el de un centro universitario, pongamos por ejemplo Harvard, se sustenta en dos estrategias diferentes. En el primer caso el poder se sustentaría en la complejidad de la estructura de intercambio de bienes y de información; en el segundo caso su poder estaría basado, fundamentalmente, en la complejidad de la información organizada. En el primer caso, se sigue una estrategia unida a la cantidad, al consumo de ingentes cantidades de suelo, de energía y de materiales, siguiendo la máxima "The big is powerfull", y entendiendo que las unidades de información que entran en sistemas más grandes gozan de ventajas (son sistemas complejos en su conjunto, no en sus partes); en el segundo caso, la estrategia es de calidad entendiendo que su complejidad informativa le confiere ventajas sobre otros sistemas con una menor complejidad informativa, puesto que la información no se suma sino que se multiplica.
Estas dos estrategias, las podríamos cuantificar a través de la ecuación P = I .E, en el caso de Nueva York su poder iría ligado sobre todo al valor de E y menos de I; en el caso de Harvard el valor de P tendría en el factor información el valor más elevado.
Si para los ecosistemas esto es así, entonces es cuando se abre un camino para establecer estrategias de planificación en los ecosistemas urbanos, basadas más en el aumento de complejidad de éstos y menos en el consumo despilfarrador de recursos.

Explotación y conservación de los sistemas no urbanos

Todo proceso de explotación representa sacar alguna cosa de un ecosistema, alguna cosa que sería capitalizada por aquél y utilizado en hacer avanzar la sucesión, llegando a nuevas etapas de organización. Existe, pues, una oposición íntima entre explotación y sucesión. Una conservación total nada más es posible en la falta completa de explotación. Pero, muchas veces, cuando se habla de conservación es en sentido relativo, sin pretender llegar al clímax, sino, por ejemplo, mantener un ecosistema con cierta estructura y cierto nivel de explotación sostenible. Sin embargo todavía esto puede ser difícil. La mayor parte de las áreas que en la actualidad se proponen para ser conservadas son áreas residuales que no habían estado utilizadas desde hace tiempo por su mala calidad o situación. Todos los parques naturales están en la montaña o en las marismas, terrenos que antiguamente se habían conceptuado como inhóspitos.
El modelo de ordenación del territorio que se propone es el mantenimiento de cierta estructura y de un cierto nivel de explotación sostenible de los sistemas no urbanos (rurales y naturales) y una ciudad compacta y diversa en todas sus partes en los sistemas urbanos. El modelo contaría, en un trayecto imaginario, con dos extremos de una fuerte diversidad constituidos por la ciudad compacta, densa y diversa y en el otro lado por un bosque (o un ecosistema natural) de tamaño suficiente, también diverso y con una tasa de renovación P/B relativamente reducida. En el centro, el "campo" de juego, cultivos, pastos, vallados, donde las interacciones del hombre y de algunos organismos del bosque son fuertes y se mantiene reducida la diversidad biótica de las comunidades.
En los extremos (la ciudad compacta, el bosque), en teoría, el número de especies puede aumentar casi indefinidamente, y ser la densidad de cada una de ellas relativamente baja y la intensidad de las interacciones, también. Esto puede facilitar la especialización, y es probable que pase en ambientes estables a lo largo de la sucesión, que iría acompañada por una atenuación de todos los cambios posibles.
De acuerdo con Margalef (1992), en Europa la explotación tradicional de la tierra se basaba en granjas que organizaban el espacio a su alrededor como un mosaico de campos de cultivo, vallados, pastos, y fragmentos de bosques, siguiendo una organización del campo, más o menos relacionada con las cuencas de recepción. Se ha comprobado que este mosaico resulta un instrumento de conservación muy eficaz; de esta manera ha mantenido e incluso aumentado la diversidad de las comunidades vegetales. La fitosociología se ha enriquecido con muchas comunidades organizadas por la acción del hombre. El mecanismo básico que ha conducido hacia una estructura de este tipo es el grado diferente de explotación que se ha mencionado anteriormente, es decir, la explotación fue más intensa allí donde el sistema era ya más productivo y más suave en las regiones agrestes y los suelos más pobres. Parece que este paisaje es "razonable" desde cualquier punto de vista ecológico. Se relacionan las cuencas con la estructura indicada. De hecho, el modelo de explotación heterogénea se relacionaba, también en cuanto al tamaño, con las características topográficas.
Las estructuras reticuladas son comunes en los sistemas naturales heterogéneos. Los subsistemas menos organizados y menos productivos suelen ser puntiformes y se encuentran inmersos en una retícula de sistemas más organizados o más maduros. La principal causa es que las perturbaciones que suponen las regresiones a partir de un estadio final más estable se suelen dar en puntos discretos. La distribución en manchas del plancton da soporte a este punto de vista de estructura reticulada donde los sistemas más maduros forman un retículo que envuelve manchas productivas y explotadas. Es un tipo de estructura natural que se desarrolla espontáneamente, y que pude ser especialmente persistente ante factores de destrucción heterogéneos [Margalef, R. , 1992].

Bibliografía

Hayles, N.K (1993) "La evolución del caos. El orden dentro del desorden en las ciencias contemporáneas" (Gedisa Editorial.)
Margalef, R. (1986) "Ecología" (Editorial Omega.)
Margalef, R. (1991) "Teoría de los sistemas ecológicos". (Entidad Editora Universitat de Barcelona.)
Margalef, R. (1992) "Ecología" ((Edición revisada). Editorial Planeta.)
Margalef, R. (1992) "Planeta Azul, Planeta Verde" (Prensa Científica, S.A.)
Margalef, R. (1995) "La ecología entre la vida real y la física teórica" (Investigación y ciencia. Ed. Prensa Científica.)
Morín, E. (1994) "Introducción al pensamiento complejo" (Gedisa Editorial.)
Nicolis, G. y Prigogine, I. (1977) "Self-Organization in Nonequilibrium Systems: From Dissipative Structures to order through Fluctuations" (New York: Wiley)
Odum, H.T. y Odum, E.C. (1980) "Energy basis for man on nature" (Mc Graw Hill inc. New York.)
Rueda, J.M. (1995) "Sistema: Conceptualización y Metodología" (Diputació de Barcelona. Servei de Serveis.)
Fecha de referencia: 30-06-1997

---

1: Claude E. Shannon creó en el año 1948 la teoría de la información. El problema de esta teoría es su incapacidad para abordar el problema del significado.

---

2: H=pi log2pi. Es la diversidad y su unidad es el bit de información. Pi es la probabilidad de ocurrencia. Indica el número de miembros que cumplen una peculiaridad en el conjunto de miembros de la comunidad.

---

3: La sucesión según Margalef es el fenómeno de ocupación progresiva de espacio para unos organismos implicados en un proceso incesante de acción y reacción, que, con el tiempo, conduce a cambios, tanto de ambiente como de la comunidad, padeciendo los dos una influencia y un acomodamiento recíproco y contínuo.

Documentos > La Construcción de la Ciudad Sostenible > http://habitat.aq.upm.es/cs/p2/a008.html

Ciudades para un Futuro más Sostenible
Búsqueda | Buenas Prácticas | Documentos | Boletín CF+S | Novedades | Convocatorias | Sobre la Biblioteca | Buzón/Mailbox
 
Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Madrid — Universidad Politécnica de Madrid — Ministerio de Fomento
Grupo de Investigación en Arquitectura, Urbanismo y Sostenibilidad
Departamento de Estructuras de Edificación — Departamento de Urbanística y Ordenación del Territorio