Las áreas urbanas sufren cada vez más islas de calor bajo la superficie por los efectos del cambio climático subterráneo. Los suelos, las rocas y los materiales de construcción se deforman por la influencia de las variaciones de temperatura y las deformaciones excesivas pueden afectar el desempeño de la infraestructura urbana. Este peligro silencioso acecha a las principales ciudades globales, y los edificios no fueron diseñados para manejarlo.
Ahora, un nuevo estudio de la Universidad de Northwestern en Chigago, EEUU, ha vinculado, por primera vez, el cambio climático subterráneo con las oscilaciones del suelo debajo de las áreas urbanas.
A medida que el piso se calienta, también se deforma. Este fenómeno hace que los cimientos de los edificios y el área circundante se muevan excesivamente (debido a expansiones y contracciones) e incluso se agrieten, lo que en última instancia afecta el rendimiento y la durabilidad a largo plazo de las estructuras.
Los investigadores señalaron que los daños a edificios en el pasado pueden haber sido causados por temperaturas altas y se espera que estos problemas continúen en los años venideros. Aunque estos incrementos representan una amenaza para nuestra infraestructura, los investigadores también lo ven como una oportunidad potencial. Al capturar el calor residual emitido bajo tierra por los sistemas de transporte subterráneo, los estacionamientos y las instalaciones del sótano, los planificadores urbanos podrían mitigar los efectos del cambio climático subterráneo y reutilizar el calor en un recurso de energía térmica sin explotar.
El estudio, publicado en Communications Engineering, una revista de Nature, es la primera investigación en cuantificar las deformaciones del suelo causadas por las islas de calor del por debajo y su efecto en la infraestructura civil.
“El cambio climático subterráneo es un peligro silencioso -definió Alessandro Rotta Loria, especialista en ingeniería civil y ambiental en la Escuela de Ingeniería McCormick de Northwestern, quien dirigió el estudio-. El suelo se está deformando como resultado de las variaciones de temperatura, y 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 normales del día a día de los sistemas de cimentación y la infraestructura civil en general”.
Chicago, la ciudad modelo
En los últimos años, Rotta Loria y su equipo instalaron una red inalámbrica de más de 150 sensores de temperatura en Chicago, tanto por encima como por debajo del suelo. Esto incluyó la colocación de sensores en los sótanos de edificios, túneles, estacionamientos y calles subterráneos.
A modo de comparación, el equipo también enterró sensores en Grant Park, un espacio verde ubicado a lo largo del lago Michigan, lejos de edificios y sistemas de transporte subterráneo.
Los datos de la red de detección inalámbrica indicaron que las temperaturas subterráneas son a menudo 10 grados centígrados más cálidas que las que se registraron debajo de Grant Park.
Las mediciones del aire en las estructuras subterráneas pueden ser hasta 25 grados centígrados más altas en comparación con la del suelo no perturbado. Cuando el calor se difunde hacia el piso, ejerce una presión significativa sobre los materiales que se expanden y contraen con los cambios de temperatura.
“Utilizamos Chicago como un laboratorio viviente, pero el cambio climático subterráneo es común en casi todas las áreas urbanas densas del mundo -expresó Rotta Loria-. Y todas aquellas que sufren el cambio climático subterráneo son propensas a tener problemas de infraestructura. La arcilla de Chicago puede contraerse cuando se calienta, como muchos otros suelos de grano fino. Como resultado del aumento de la temperatura bajo tierra, muchos cimientos del centro de la ciudad están experimentando problemas de asentamientos, de forma lenta pero continua. En otras palabras, no es necesario vivir en Venecia para habitar en una ciudad que se hunde, incluso si las causas de tales fenómenos son completamente diferentes”.
Después de recopilar datos de temperatura durante tres años, Rotta Loria construyó un modelo de computadora en 3D para simular cómo evolucionaron las temperaturas del suelo desde 1951 (el año en que Chicago completó sus túneles subterráneos) hasta la actualidad.
Encontró valores consistentes con los medidos en el campo y usó la simulación para predecir cómo evolucionarán las temperaturas hasta el año 2051.
“Con base en nuestros datos, hemos demostrado que las deformaciones del suelo pueden ser tan severas que generan problemas para el desempeño de la infraestructura civil. Las cosas se están hundiendo muy lentamente y nuestros datos revelan que es muy posible que las infraestructuras civiles se agrieten cada vez con mayor frecuencia”, concluyó Rotta Loria.
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