13 mar. 2007

Terremoto: Cuidado con Protección Civil

Cuando tenía diez o doce años en mi colegio usábamos “típex” (Tipp-Ex: ese liquidito blanco que se aplicaba con brocha para corregir los errores), aunque yo lo usaba de la marca Kores, porque mi madre me lo traía de su oficina, lo que me convertía en el único que tenía un “típex raro”. El “típex” en aquella época se presentaba en una botellita con el líquido que, cuando iba secándose, se diluía con disolvente especial para que mantuviese su correcta densidad y fluidez. El caso es que un juguete así combinado con alguna clase aburrida da para mucho, y ya en aquella época me percaté de lo difícil que es hacer rodar una botella de “típex”. La razón era que el interior de la botella no era homogéneo, y por tanto el centro de masas de la botella no se situaba en su eje de giro. A eso se sumaba el gracioso efecto de que si el “típex” no estaba muy seco, el centro de masas iba cambiando constantemente, lo que hacía que la botella se moviese de un modo muy peculiar. En concreto lo que sucede, es un fenómeno estudiado en mecánica de fluidos y que no voy a detallar aquí para no espantar al personal, pero que en realidad “frena” a la botella. Es un experimento francamente interesante que cualquiera puede hacer en casa. No hay más que coger una botella (una botella de agua mineral de medio litro es perfecta para esto), y llenarla por completo, para echarla a rodar a continuación por el suelo. Al rodar la botella, el agua de su interior se mueve, pero al ocupar toda la superficie, el centro de masas del líquido permanece prácticamente inmóvil en el centro del recipiente, y por tanto en su eje de giro. Consecuencia: La botella rueda perfectamente. La segunda parte del experimento es exactamente lo que yo hacía con el “típex” cuando era un crío. Se vacía la mitad de la botella, y se vuelve a cerrar. Y se echa a rodar por el suelo. Ahora el agua se mueve también, pero ya no llena por completo la botella, por lo que acompañando al agua hay un volumen de aire con muy poca masa. Esto hace que el centro de masas de la botella se desplaza hacia donde está la masa de agua. Sin embargo al echar a rodar la botella con el mismo impulso, sucede que el agua “queda atrás”, ya que se mueve más despacio que la inercia de la botella. Conclusión: La botella se mueve erráticamente y se frena. El agua ha frenado el movimiento de la botella porque contrarresta la inercia del movimiento de la botella.

¿Y por qué me he acordado yo de todo esto tal día como hoy? Bueno, en realidad era un tema que tenía pendiente de escribir desde hace un mes. Precisamente fue por un artículo que vi hace unos días en un periódico a propósito del terremoto del 12 de febrero, y que he sido incapaz de encontrar en la red, pero cuyo contenido he encontrado en otro sitio. En esencia, entre otras informaciones decía que los edificios con piscina en la azotea son especialmente peligrosos en los terremotos debido al peso. En esta página de la Dirección General de Protección Civil se afirma lo mismo, en el punto 6.2 donde dice:

En construcciones de planta simétrica, la distribución de masa influye en el cálculo por su situación en altura. Es recomendable prever en este caso una distribución lo más regular posible y evitar grandes masas en la parte alta de la construcción. Desde este punto de vista la ubicación de piscinas en las terrazas, es muy poco recomendable.

Efectivamente, sería bastante insensato colocar una losa de varias toneladas en el tejado de un edificio, pero el error que en mi opinión se comete (y no sólo en mi opinión), es tratar el agua como si de una masa rígida se tratase, en vez de contemplarla desde la visión de la mecánica de fluidos, lo que me hace pensar que los responsables de Protección Civil no son muy duchos en Física.

Veamos. Durante un terremoto se producen dos tipos básicos de movimientos del terreno. Las ondas s y las ondas p. Las ondas s son las secundarias y mueven la tierra en sentido transversal, es decir, ondulan la tierra de la misma manera que hacemos ondular una cuerda, o de la misma manera que se ondula la superficie de un charco cuando lanzamos una piedra. Por el contrario, las ondas p se mueven en sentido longitudinal y son las que nos interesan ya que son mucho más destructivas. Las ondas p mueven la tierra del mismo modo que si diésemos golpes contra el canto de la mesa y por tanto provocan en los edificios altos un movimiento de oscilación. Estas ondas hacen que los edificios se cimbreen como los chopos con el viento. La diferencia es que un chopo es mucho menos rígido, y el edificio acaba por ceder y venirse abajo. Ahora bien, si el edificio tiene en su parte superior una masa rígida importante, el efecto de “cabeceo” del edificio se multiplicará, haciéndolo mucho más proclive a venirse abajo. Por eso el edificio Trans America de San Francisco

El edificio Trans America
(una zona de bastante sismicidad, como sabemos), se diseñó con esa forma piramidal que reduce al máximo la masa de la parte superior. Pero si la masa que el edificio tiene en su parte superior, no es rígida sino un fluido (agua, por ejemplo), al edificio le sucederá lo mismo que le sucedía a la botella medio llena rodando. El agua se moverá “con retraso”, contrarrestando el movimiento del edificio. Conclusión, el edificio se cimbreará mucho menos que otro similar. Lamentablemente no he conseguido encontrar ningún ejemplo en la red que ilustre esto, pero aparece perfectamente reflejado en el primer episodio de la serie documental“Extreme Engineering” (“Ingeniería de lo imposible”, en España) de Discovery Channel, donde se emplean dos maquetas idénticas de dos edificios, una con agua en su parte superior y la otra no y se aprecia perfectamente el beneficioso efecto de la mecánica de fluidos.

Conclusión: La recomendación que hace la Dirección General de Protección Civil no sólo es incorrecta, sino que además es contraproducente y aumenta el peligro ya que un edificio con piscina en su parte superior es más seguro que otro idéntico sin piscina, en caso de terremoto.

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