Temperatura
del suelo medida en la capa de arcilla dura debajo del Chicago Loop. Gráfico:
Northwestern University.EFE
AGENCIA EFERedacción
internacional
Debajo de las principales ciudades del mundo
existe un “peligro silencioso” y los edificios que hay en ellas no fueron
diseñados ni están preparados para afrontarlo, según la Universidad del
Noroeste (Northwestern University o NWU, en inglés), en Illinois (EE.UU).
Una
investigación de la NWU (www.northwestern.edu),
efectuada en Chicago, una de las ciudades más grandes de Estados Unidos, ha
vinculado un fenómeno de “cambio climático subterráneo” (CCS) con los cambios
del suelo situado debajo de las áreas urbanas, por el cual “a
medida que el suelo se calienta, también se deforma”.
Este fenómeno hace que los cimientos de los edificios y el suelo
circundante se muevan excesivamente (debido a expansiones y contracciones) e
incluso se agrieten, lo que en última instancia afecta el rendimiento operativo
y la durabilidad a largo plazo de las estructuras, según explica Alessandro
Rotta Loria, quien dirigió el estudio.
EL CAMBIO
CLIMÁTICO SUBTERRÁNEO (CCS)
En muchas áreas urbanas del mundo, el calor se difunde desde los
edificios y el transporte subterráneo, haciendo que el suelo poco profundo
debajo de las ciudades se calienta a un ritmo de entre 0,1 y 2,5 grados
centígrados (ºC) por década, según la NWU.
Este fenómeno conocido como
"cambio climático subterráneo", se sabe que fomenta problemas
ecológicos (contaminación del agua subterránea) y de salud (asma y ‘golpe de
calor’), pero se desconocían sus efectos en la infraestructura civil de las
ciudades.
“En general, las ciudades son más cálidas que las áreas rurales
porque los materiales de construcción atrapan el calor derivado de la actividad
humana y la radiación solar y luego lo liberan a la atmósfera. Ahora, estamos
viendo su contraparte del subsuelo, impulsada principalmente por la actividad
humana”, explica Rotta Loria, profesor de ingeniería civil y ambiental.
Rotta
Loria y su equipo han instalado una red inalámbrica de sensores de temperatura,
por encima y debajo del nivel de la calle, en el área densamente edificada de
‘The Loop’ y en Grant Park, un espacio
verde alejado de edificios y transportes subterráneos.
Los datos de la red de sensores indicaron que las temperaturas
subterráneas debajo de The Loop son a menudo 10 ºC más cálidas que las
temperaturas debajo de Grant Park.
Cuando el calor se difunde hacia el suelo, ejerce una presión
significativa sobre los materiales, que se expanden y contraen con los cambios
de temperatura, según este investigador.
“Utilizamos Chicago como un
laboratorio viviente, pero este fenómeno es habitual en casi todas las áreas
urbanas densas del mundo”, señala Rotta Loria.
EL SUELO URBANO SE HUNDE LENTAMENTE
Los investigadores de la NWU han descubierto que “el suelo se está
deformando como resultado de las variaciones de temperatura” y explican que
“ninguna estructura o infraestructura civil existente está diseñada para
soportar estas variaciones”.
Aunque
este fenómeno no es necesariamente peligroso para la seguridad de las personas,
afectará las operaciones del día a día de los
sistemas de cimentación y la infraestructura civil en general, según
Rotta Loria.
“La arcilla de Chicago, como muchos otros suelos de grano fino,
puede contraerse cuando se calienta. Como resultado del aumento de la
temperatura bajo tierra, muchos cimientos del centro de la ciudad están
experimentando asentamientos no deseados, de forma lenta pero continua”,
puntualiza.
Los investigadores descubrieron que el aumento de las temperaturas
hace que algunos materiales (arcilla blanda y dura) se contraigan, y otros
(arcilla dura, arena y piedra caliza) se expanden, haciendo que el suelo se
hinche y expanda hacia arriba o que se contraiga y se hunda bajo el peso de un
edificio.
Estas expansiones y contracciones
se miden en milímetros, pero superan los niveles de variación que
muchos componentes de construcción y sistemas de cimentación de la
infraestructura civil pueden manejar sin comprometer sus requisitos operativos,
advierten.
“No es que un edificio colapse repentinamente. Las cosas se están
hundiendo muy lentamente. Las consecuencias pueden ser muy malas, pero lleva
mucho tiempo verlas. Es probable que el CCS ya haya causado grietas y
asentamientos excesivos en los cimientos que no asociamos con este fenómeno”,
señala Rotta Loria
‘COSECHANDO’ EL CALOR DEL SUBSUELO
Aunque el aumento de las temperaturas subterráneas es una amenaza
para las infraestructuras, los investigadores de la NU también consideran que
ese calor podría aprovecharse.
“Al
capturar el calor residual emitido continuamente bajo tierra por los sistemas
de transporte subterráneo, túneles, trenes, estacionamientos e instalaciones de
sótanos, se podrían mitigar los efectos del CCS y reutilizar
el calor como un recurso de energía térmica que de momento permanece sin
explotar", aseguran.
Es decir que el calentamiento del subsuelo podría convertirse en
una fuente de energía, si es debidamente ‘cosechado’, canalizado y reutilizado
mediante algún tipo de tecnología geotérmica.
Estas tecnologías abarcan una variedad de sistemas destinados a
generar energía renovable producida a partir del calor del subsuelo, para
abastecer diferentes servicios para los cuales hoy en día se utiliza la
electricidad.
Las
tecnologías geotérmicas aprovechan el calor natural del interior
de la corteza terrestre presente en cuerpos de rocas, aguas y vapores calientes,
así el como magma (roca fundida), para generar energía calorífica (para agua
caliente sanitaria o climatizar una infraestructura) o eléctrica (utilizable
como la electricidad que circula por las redes de suministro).
Este ámbito tecnológico abarca desde instalaciones llamadas
‘bombas de calor’, que transfieren energía calórica de un ambiente a otro
mediante tuberías, la cual se utiliza en casas, edificaciones, granjas o
industrias, hasta centrales que producen electricidad, utilizando vapor a alta
temperatura y presión para impulsar una turbina acoplada a un generador eléctrico.
Para generar electricidad se emplea energía geotérmica de alta
temperatura (por encima de los 120-180 ºC), mientras que las ‘bombas de calor’
geotérmicas trabajan con temperaturas cálidas pero muchos más bajas.
En
el caso de las ciudades, el exceso de calor del subsuelo generado por el CCS
sería de baja temperatura, con lo cual podría aprovecharse para climatización,
teniendo en cuenta que las ‘bombas de calor’ geotérmicas, pueden utilizarse tanto para producir
calefacción como enfriamiento.
Para Rotta Loria, los urbanistas y arquitectos deberían integrar
en sus futuras estrategias de diseño y planificación urbana, las tecnologías
geotérmicas para recolectar el calor residual y entregarlo a los edificios para
calefaccionar espacios, por ejemplo en Chicago, ciudad con bajas temperaturas
invernales.
Los planificadores urbanos pueden
instalar aislamiento térmico en edificios nuevos y existentes, para
reducir al mínimo la cantidad de calor que ingresa al suelo, según este
experto.
“El enfoque más efectivo sería aislar las estructuras subterráneas
para que la cantidad de calor desperdiciado sea mínima”, señala.
“Si esto no se puede hacer, las tecnologías geotérmicas ofrecen la
oportunidad de absorber y reutilizar eficientemente el calor en los edificios.
Actualmente, hay una gran variedad de soluciones que se pueden implementar”,
concluye el investigador de la NWU.
“El
reciclaje de calor subterráneo poco profundo es una fuente de calor sostenible
y renovable y es probable que el enfriamiento del subsuelo de las ‘islas de
calor urbanas’ juegue al menos un papel marginal en la mitigación del
calentamiento urbano, según otro estudio de la Universidad de Dalhousie
(Canadá), publicado en 2022.
