Terremoto en Indonesia: neumáticos reciclados para evitar el derrumbe de edificios

Según las cifras oficiales, 1.234 personas han muerto y hay cerca de 50.000 desplazados como consecuencia del terremoto seguido de un tsunami que sacudió el pasado 28 de septiembre la isla indonesia de Célebes. Naciones Unidas calcula que cerca de 200.000 personas necesitan ayuda humanitaria de manera urgente.

Los terremotos son uno de los desastres naturales más mortíferos, ya que aunque sólo representaron el 7,5% de estos sucesos entre 1994 y 2013, causaron el 37% de las muertes. Y, como ocurre con todos los desastres naturales, no son los países que sufren más terremotos los que sufren las mayores pérdidas. El número de personas que mueren en un terremoto está relacionado con el grado de desarrollo del país.

En las islas Célebes ahora, como en Lombok el pasado agosto, en Ciudad de México en 2017 o en Nepal en 2015, muchas muertes han sido causadas por el colapso de las frágiles viviendas locales incapaces de resistir las replicas procedentes del seismo. En términos generales, la baja calidad de los materiales utilizados, la falta de acondicionamiento de las estructuras existentes y una planificación urbana inadecuada son las razones principales por las que los fenómenos sísmicos son más destructivos en los países en desarrollo.

En respuesta a este problema, mis colegas y yo hemos estado trabajando en la Edinburgh Napier University durante los últimos cuatro años en una forma de crear cimientos de edificios baratos que absorban mejor las vibraciones sísmicas y evitar con ello que las estructuras se derrumben durante un terremoto.

El componente clave de estos cimientos es el caucho de los neumáticos de desecho, que, dicho sea de paso, son difíciles de eliminar, por lo que se suelen tirar en vertederos o se incineran, liberando grandes cantidades de dióxido de carbono y gases tóxicos compuestos de metales pesados.

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Mezcla de caucho y tierra

Los intentos previos para proteger los edificios de los terremotos alterando sus cimientos han dado resultados prometedores. Por ejemplo, una barrera vibratoria subterránea recientemente desarrollada ha conseguido reducir entre el 40% y el 80% del movimiento resultante en la superficie del suelo. Pero la gran mayoría de estos sofisticados métodos de aislamiento sísmico son caros y difíciles de instalar, sobre todo bajo edificios ya existentes.

Nuestra propuesta consiste en crear cimientos hechos con tierra de la zona mezclada con algunos de los 15 millones de toneladas de neumáticos de desecho que se producen anualmente. De esta forma, la mezcla de caucho reciclado y tierra sería capaz de reducir el efecto de las vibraciones sísmicas en los edificios que se encuentran en la superfice. Y más importante, podría adaptarse fácilmente a los edificios ya existentes por poco dinero, lo que hace que esta solución sea particularmente adecuada para los países en desarrollo.

Varias investigaciones han demostrado que la introducción de partículas de caucho en el suelo permite aumentar la cantidad de energía que disipa. El terremoto hace que el caucho se deforme, absorbiendo la energía de las vibraciones de una manera similar a cómo ocurre en el exterior de un coche diseñado para contraerse en un choque y así proteger a las personas que están en su interior. Por otra parte, la gran rigidez aportada por las partículas de arena del suelo y la fricción entre ellas ayuda a mantener la mezcla consistente, capaz de resistir los posibles asentamientos en el subsuelo.

Mis colegas y yo hemos demostrado que la mezcla de caucho reciclado y arena permite cambiar la frecuencia natural del terreno y la forma en la que interactúa con la estructura que se encuentra encima. Esto podría contribuir a evitar el comúnmente temido fenómeno de resonancia que ocurre cuando la fuerza sísmica tiene una frecuencia de vibración similar a la de la vibración natural del edificio. Si las vibraciones coinciden, se retroalimentan entre sí, amplificando dramáticamente el temblor procedente del terremoto y provocando el colapso de la estructura, como ocurrió en el famoso caso del puente de Tacoma Narrows en 1940. De este modo, la introducción de caucho reciclado en el terreno puede contrarrestar las vibraciones sísmicas para que esto no ocurra.

Un futuro prometedor

La clave para que esta tecnología funcione es encontrar el porcentaje óptimo de caucho necesario. Nuestros cálculos preliminares, los cuales se encuentran en la línea de investigaciones previas, indican que una capa de mezcla de caucho y tierra de entre uno y cinco metros de espesor debajo de un edificio reduciría la fuerza máxima de aceleración horizontal de un terremoto entre un 50% y un 70%.

En la actualidad estamos experimentado con cimientos compuestos de diferentes proporciones de caucho y tierra para lograr un modelo más eficiente, y para comprobar cómo afectan los diferentes tipos de terremotos. Sin ninguna duda, el verdadero reto de esta investigación es probar la viabilidad del sistema. Para ello, estamos ahora testando experimentos con modelos a pequeña escala para tratar de entender cómo funciona el sistema y de esta forma validar la fiabilidad de las simulaciones que estamos llevando a cabo por ordenador.

El objetivo a medio-largo plazo de la investigación sigue siendo experimentar con esta técnica de construcción a gran escala, lo que implicaría construir modelos de edificios a tamaño real y someterlos a condiciones extremas en base a los terremotos registrados. Pero para hacerlo necesitamos alcanzar un mayor grado de especialización y para ello hace falta mayor colaboración por parte tanto de empresas privadas como de otras universidades interesadas en el sistema. Finalmente, solo quedaría probar la solución en un edificio real convenciendo a los propietarios de que vale la pena.

Juan Bernal-Sánchez, PhD Resarcher, Edinburgh Napier University

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.