El cambio climático está transformando nuestro entorno de maneras profundas y a menudo peligrosas. Una de las amenazas más alarmantes es el impacto sobre la infraestructura crítica, como los puentes, que podría desmoronarse bajo temperaturas extremas. La mayoría de estas estructuras en el mundo fueron diseñados para soportar cargas y condiciones climáticas específicas. Pero ahora están enfrentando tensiones imprevistas debido al cambio climático.
El aumento en la frecuencia e intensidad de las lluvias, junto con temperaturas más elevadas, está acelerando su deterioros. La erosión de los cimientos por crecidas de ríos y la expansión térmica de los materiales de construcción son factores clave en este problema.
Estudios recientes indican que uno de cada cuatro puentes de acero en los Estados Unidos podría colapsar para el año 2050 si no se toman medidas preventivas. Este fenómeno no se limita a ese país; en Noruega, un puente ferroviario colapsó tras una semana de lluvias torrenciales que aumentaron el caudal del río que lo sostenía. En la India, uno peatonal corrió igual suerte en 2022 con la trágica pérdida de 135 vidas .
Los expertos subrayan la urgencia de revisar y actualizar los estándares de construcción y mantenimiento de puentes para adaptarse a las nuevas realidades climáticas. Esto incluye el uso de materiales más resistentes y el diseño de estructuras capaces de soportar condiciones extremas. Además, es crucial invertir en la monitorización constante de estas infraestructuras para detectar y reparar daños antes de que se conviertan en catástrofes.
Caídos en desgracia
Una cuarta parte de los cuales los puentes de Estados Unidos se construyeron antes de 1960 y ya necesitaban reparaciones. Sin embargo, ahora el calor extremo y el aumento de las inundaciones vinculadas con el calentamiento global están acelerando su desintegración. Afirman ingenieros que básicamente hace que envejezcan prematuramente. La situación se transforma en una amenaza silenciosa al desplazamiento seguro de personas y bienes en todo el país.
La mayoría fueron diseñados y construidos hace décadas con materiales que no estaban pensados para soportar cambios bruscos de temperatura. Ahora se están hinchando y contrayendo rápidamente, lo que los debilita. «Hace tanto calor que las piezas que sostienen el hormigón y el acero de esos puentes pueden literalmente desmoronarse como si fueran juguetes de hojalata”, dijo Paul Chinowsky, profesor de ingeniería civil en la Universidad de Colorado en Boulder, e investigador de los efectos del cambio climático en la infraestructura.
Las temperaturas de este año en Estados Unidos son las más altas registradas en la historia y gran parte de la infraestructura del país, desde autopistas hasta pistas de aterrizaje, se ha visto afectada. Pero en el caso de los puentes los riesgos son particulares. Un estudio publicado en la revista PLOS ONE concluyó que las temperaturas extremas podrían provocar el colapso de uno de cada cuatro puentes de acero en el país en 2050. Para 2040, las fallas causadas por el calor extremo podrían requerir reparaciones y cierres generalizados de puentes. Otra investigación dejó al descubierto que la exposición a nuevos niveles de temperaturas extremas está provocando que el pavimento de los puentes estadounidenses se cambe. Mientras tanto, las fuertes precipitaciones están aumentando la socavación de los puentes.
Se encarece el transporte
La caída o desperfectos en los puentes están empezando a afectar las cadenas de suministro y el costo de los bienes. «Con el cierre de muchos puentes, los camiones tienen que desviarse mucho más de lo normal. Esto aumenta entre 24 y 160 kilómetros por viaje. Normalmente cuesta unos 91 dólares por hora», dijo Dan Murray, vicepresidente sénior del Instituto Estadounidense de Investigación del Transporte. Señala que el transporte se vuelve muy inflacionario. “Estamos comprando los mismos bienes y los costos inesperados se trasladan a los consumidores», afirma.
Los científicos, ingenieros y agencias gubernamentales ahora es que están comenzando a desarrollar estándares sobre cómo construir puentes resistentes a las nuevas condiciones climáticas, dijo Jim Tymon, director ejecutivo de la Asociación Estadounidense de Autoridades de Carreteras Estatales y Transporte. «Estamos aprendiendo de los eventos que se nos presentan y tratando de cambiar y construir para lo que el cambio climático nos deparará, pero es un objetivo en movimiento», manifestó.
Colorado fue uno de los primeros estados en tener en cuenta los efectos del cambio climático al planificar sus carreteras y puentes. Después de que una inundación en 2013 dañara aproximadamente 800 kilómetros de carreteras y 50 puentes en el estado, lo que requirió más de 700 millones de dólares en reparaciones de emergencia, la comisión de transporte estatal exigió resiliencia climática en la construcción de puentes y carreteras.
Frágiles cual juguete
Las superficies de los puentes se mantienen unidas mediante juntas de expansión con dientes de horquilla, incrustadas en el acero y el pavimento para adaptarse a la dilatación y contracción normales producidas por el calor y el frío. Pero debido a los picos extremos de calor por el cambio climático, las juntas se hinchan más y con mayor frecuencia. Hussam Mahmoud, profesor de ingeniería civil y ambiental en la Universidad Estatal de Colorado, dice que el problema empeoró a medida que las juntas sobrecalentadas se expandían fuertemente alrededor de los escombros de la carretera que generalmente se acumulan entre ellas. “Una vez que esto sucede, el puente puede sufrir daños permanentes”,indica. «El acero se deforma y se retuerce, la plataforma se agrieta y la humedad lo atraviesa y provoca corrosión».
Los puentes de acero están diseñados para doblarse suavemente y soportar cargas pesadas. Si las juntas están obstruidas mantienen rígidas las vigas y no distribuyen la carga de los camiones grandes. Es decir, las vigas del puente soportan mucho más peso para el que fueron diseñadas. La edad suele ser uno de los mejores indicadores de la fragilidad de un puente. Los ingenieros suelen priorizar la reparación y el reemplazo cuando superan los 50 años.
Mahmoud utilizó para su investigación datos del Inventario Nacional de Puentes para modelar el impacto del cambio climático en las vigas, los tableros y las vigas maestras de 80.000 puentes de acero. Encontró que los de mayor riesgo estaban en las Montañas Rocosas y las llanuras del norte, el Medio Oeste superior, el valle de Ohio y el sur. Asimismo, descubrió que los más pequeños, con vigas de menor tamaño, eran más vulnerables a los daños, pues están hechos para soportar cargas más ligeras.
Expansión térmica
La expansión térmica es un fenómeno por el cual los materiales cambian de tamaño cuando se someten a variaciones de temperatura. Este efecto es especialmente relevante en la construcción de puentes, ya que estos están expuestos a fluctuaciones significativas de temperatura entre el día y la noche, así como entre estaciones.
Los estudios muestran que el cambio climático ha provocado cambios más rápidos entre calor y frío extremos, dijo Royce Floyd, profesor de ingeniería en la Universidad de Oklahoma. Esas temperaturas oscilantes pueden hacer que el pavimento se apriete por ambos lados sobre un tramo, lo que obliga a la carretera y al acero a doblarse o agrietarse, o incluso a desalinear las vigas de acero. Les pasó a tres puentes importantes en Oklahoma en los últimos años. Sin embargo, los puentes han sido reparados sin tener en cuenta los impactos actuales y futuros del cambio climático.
Cuando un material se calienta, las partículas que lo componen (átomos o moléculas) se mueven más rápido y ocupan más espacio, lo que provoca que el material se expanda. Al enfriarse, las partículas se mueven más lentamente y el material se contrae. Este cambio en tamaño se mide mediante el coeficiente de expansión térmica, que indica cuánto se expande o contrae un material por cada grado de cambio en la temperatura. Los puentes están construidos con materiales como acero y concreto, que son susceptibles a la expansión y contracción térmica. Sin medidas adecuadas, estos cambios pueden generar tensiones internas que podrían llevar a grietas, deformaciones o incluso al colapso de la estructura.
Tomar en cuenta
Es imperativo que gobiernos, ingenieros y científicos trabajen juntos para desarrollar soluciones innovadoras que mitiguen los efectos del cambio climático en los puentes y otras infraestructuras vitales. La inacción no es una opción; el costo humano y económico de los colapsos de puentes podría ser devastador. Los ingenieros deben considerar la topografía, la geología y las condiciones del suelo para asegurar una base estable. En algunos casos, los suelos pueden ser débiles o compresibles, lo que requiere el uso de cimentaciones profundas o técnicas de mejora del suelo. Las estructura deben ser diseñadas para soportar condiciones climáticas extremas, como fuertes vientos, terremotos y variaciones de temperatura. Además, es crucial minimizar el impacto ambiental, protegiendo hábitats naturales y cuerpos de agua.
La fatiga de los materiales debido a cargas repetitivas y vibraciones es un problema significativo. Es importante seleccionar materiales que ofrezcan durabilidad y resistencia a largo plazo, y diseñar estructuras que puedan salir airosas del desgaste continuo. Además, tienen ser capaces de soportar cargas pesadas y tráfico constante. Esto incluye no solo el peso de los vehículos, sino también factores dinámicos como el movimiento de personas y la vibración causada por el tráfico ferroviario si es el caso.
El mantenimiento regular es crucial para la longevidad de los puentes. Sin embargo, esto puede ser costoso y logísticamente complicado, especialmente en puentes que están en uso constante. La detección temprana de daños y la implementación de reparaciones oportunas son esenciales para prevenir fallos estructurales. La sostenibilidad es un desafío creciente en la ingeniería de puentes. Los ingenieros buscan utilizar materiales reciclables y métodos de construcción que reduzcan la huella de carbono. Además, es importante considerar el ciclo de vida completo, desde la construcción hasta el desmantelamiento.
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