Ciencia y Tecnología

Fusibles en los edificios: la idea española para que no ocurra la catástrofe de Beirut

José Miguel Adam, investigador de la UPV, acaba de recibir la prestigiosa beca europea ERC Consolidator Grant por valor de 2,5 millones de euros para desarrollar su proyecto.

En la apacible mañana de sábado del 9 de octubre de 2019, un rugido alertó a los vecinos del Barrio Francés de Nueva Orleans: parte de la estructura del nuevo Hard Rock Hotel, que estaba en construcción, se desplomó desde las plantas superiores sobre la esquina de las calles Rampart y Canal, dejando decenas de heridos y tres empleados fallecidos que se encontraban trabajando en el momento de los hechos. Las imágenes de aquel desastre corrieron como la pólvora en las redes sociales. Menos de un año después, colapsaron varios edificios en Beirut tras varias explosiones en el puerto. En este caso, las víctimas ascendieron a más de 200, y el daño material se multiplicó exponencialmente. ¿Se podrían haber evitado, al menos en parte, estos sucesos?

José Miguel Adam, investigador de la Universidad Politécnica de Valencia (UPV) opina que sí gracias a su novedosa propuesta para diseñar edificios más robustos basada en algo tan, a priori, simple como las redes eléctricas. Y no es el único que lo piensa, ya que acaba de recibir 2,5 millones para materializar su proyecto, bautizado como Endure, gracias a una ERC Consolidator Grant, una de las más prestigiosas ayudas del Consejo Europeo de Investigación que otorga inversión para ideas «radicales» que demuestren que la ciencia básica tiene una aplicación directa mucho más allá del ámbito del laboratorio.

«Pensé que se podría aplicar una filosofía similar a cómo las redes eléctricas se protegen frente a las sobrecargas, conectando diferentes segmentos de la red mediante fusibles eléctricos», explica a ABC Adam, quien ya fue galardonado con una Beca Leonardo, otorgadas a Investigadores y Creadores Culturales por la Fundación BBVA, para desarrollar un proyecto que llevara a edificios más robustos. El principio de funcionamiento del fusible es sencillo: se intercala un elemento más débil en el circuito (fusible), de manera tal que cuando la corriente alcanza niveles que podrían dañar a los componentes del mismo (sobrecarga), el fusible se funde e interrumpe la circulación de la corriente, pero sin dañar el circuito entero.

Como una red eléctrica
«En los edificios, las estructuras son continuas, lo que en situaciones de amenaza externa como una explosión o una colisión, los elementos que se derrumban arrastran al resto de los componentes, provocando un efecto dominó. Para evitarlo, se introducirían estos “fusibles” que serían imperceptibles al ojo humano, pero que en caso de fallo o colapso, evitaran que zonas que no están dañadas sean arrastradas y también derribadas». Es decir, se fraccionarían los edificios en varias partes y, entre ellas, se colocarían «fusibles» estructurales que minimizarían el impacto del derribo. Una filosofía de diseño totalmente nueva.

Edificio-probeta a ensayar, tras activarse los fusibles

Edificio-probeta a ensayar, tras activarse los fusibles

La primera parte del proyecto será definir cómo se construiránestos nuevos tipos de edificios,, cómo se segmentarán y en qué zonas se localizarán los fusibles. Después, se diseñarán estos componentes y serán probados en laboratorio. Consciente de que el sector de la construcción es reacio a los cambios, Adam se ha propuesto utilizar materiales de construcción tradicionales (y baratos) conocidos como el hormigón o el acero para materializar estos fusibles.

Una vez esté todo el trabajo completado, se construirán dos edificios piloto en el campus de la UPV a escala real con dimensiones en planta de 30×20 metros y tres alturas. «Esta es la parte más ambiciosa de la investigación. De hecho, el panel evaluador ha decidido financiar la propuesta con 500.000 euros más que el máximo financiable para una ERC Consolidator Grant (2.000.000 euros), debido al potencial impacto que pueden tener estos ensayos», destaca el investigador, quien desarrolla su labor en el Instituto de Ciencia y Tecnología del Hormigón (ICITECH) de la UPV.

Una vez construidos los edificios piloto, se probará la eficacia de estos fusibles. Por un lado, se probarán en condiciones normales, comprobando que los fusibles son indistinguibles en la estructura y que pueden soportar una actividad normal. Un segundo test los trasladará hasta un escenario severo en el que se produzca el fallo en una zona. Es aquí donde se examinará la eficacia del sistema, que debería frenar el citado efecto dominó que se produjo en el Hard Rock Hotel de Nueva Orleans o en muchos de los edificios de Beirut. «Una vez se pruebe la tecnología, podría aplicarse a puentes o túneles. A todo tipo de obras lineales, en definitiva», afirma Adam. Quizá el futuro de la construcción se esté escribiendo desde Valencia.

Imagen del colapso del Hard Rock Hotel, en Nueva Orleans

Imagen del colapso del Hard Rock Hotel, en Nueva Orleans

Evitar a toda costa el efecto dominó
Un colapso progresivo ocurre cuando un fallo en una parte de un edificio desencadena un efecto dominó que lleva al derrumbe de toda la estructura o de una parte importante de ella. Los códigos actuales de diseño de edificios dotan a las estructuras de un alto grado de continuidad e indican expresamente que un edificio debe ser capaz de soportar el fallo de una única columna. De este modo, cuando falla un elemento de la estructura, su carga se redistribuye entre el resto de elementos, evitando así un colapso progresivo. Pero no siempre es así. «Esta filosofía de diseño ha sido efectiva en muchas ocasiones, como por ejemplo en el atentado sobre las Khobar Towers en 1996. Sin embargo, existen ciertos escenarios en los que los códigos actuales de diseño no son efectivos, e incluso llegan a incrementar el riesgo de colapso progresivo», apunta Adam.

Entre otras limitaciones, los códigos actuales no contemplan el fallo de más de una columna, a pesar de ser una situación habitual cuando ocurre un evento extremo, así como tampoco el colapso de una parte del edificio, como puede ser el colapso de un tramo de forjado. «En estas situaciones, el fallo de una zona o de algunos de sus elementos, tira del resto de la estructura, provocando colapsos de gran magnitud», explica el investigador de la UPV. Es por ello que Endure pretende proteger edificios frente a colapso progresivo, conectando diferentes segmentos mediante los fusibles estructurales. «Estos fusibles darán continuidad a la estructura en situaciones normales, pero separarán los diferentes segmentos en situaciones excepcionales en las que los códigos de diseño no son eficaces y la propagación de un fallo es inevitable».

 

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