Estudio dice que el “cambio climático subterráneo” está deformando el suelo debajo de los edificios

(CNN) – Un fenómeno que los científicos han llamado “cambio climático subterráneo” está deformando el suelo debajo de las ciudades, según descubrió un estudio realizado en Chicago.

Este cambio de suelo bajo áreas urbanas podría plantear un problema para los edificios y la infraestructura, amenazando el rendimiento y la durabilidad a largo plazo, según la investigación.

Conocido técnicamente como “islas de calor del subsuelo”, el cambio climático subterráneo es el calentamiento del suelo bajo nuestros pies, causado por el calor liberado por los edificios y el transporte subterráneo, como los sistemas subterráneos.

“Cuanto más densa es la ciudad, más intenso es el cambio climático subterráneo“, dijo el autor principal del estudio, Alessandro Rotta Loria, profesor asistente de ingeniería civil y ambiental en la Universidad Northwestern en Evanston, Illinois.

El suelo, las rocas y los materiales de construcción se deforman cuando se someten a variaciones de temperatura. Por ejemplo, el suelo debajo de los edificios puede contraerse cuando se calienta, lo que provoca asentamientos no deseados, dijo Rotta Loria.

“Las deformaciones causadas por el cambio climático subterráneo son de una magnitud relativamente pequeña, pero se desarrollan continuamente”, dijo. “Con el tiempo, pueden volverse muy importantes para el rendimiento operativo de la infraestructura civil, como los cimientos de los edificios, los muros de contención de agua, los túneles, etc.”.

Pero el cambio climático subterráneo no es lo mismo que lo que consideramos cambio climático en la atmósfera, que en gran parte es impulsado por los gases de efecto invernadero y tiene efectos de gran alcance, dijo David Archer, profesor de ciencias geofísicas en la Universidad de Chicago.

“Llamarlo cambio climático parece un poco improvisado”, dijo Archer, que no participó en el estudio.

Sin embargo, el término “cambio climático subterráneo” no se acuñó para este estudio; ha estado en uso y el fenómeno es un tema de investigación durante algún tiempo.

“Un peligro silencioso”

Estudiado durante los últimos 25 años, el cambio climático subterráneo puede causar problemas como la contaminación del agua subterránea o problemas con los ferrocarriles subterráneos al hacer que las vías sean propensas a pandearse o hacer que los pasajeros se enfermen debido al calor excesivo. Sin embargo, sus efectos sobre la infraestructura civil no habían sido explorados hasta este estudio, según Rotta Loria.

La investigación, publicada este mes en la revista Communications Engineerin , se llevó a cabo mediante la instalación de 150 sensores de temperatura en todo el distrito de Chicago Loop, tanto por encima como por debajo del suelo, y en una variedad de lugares como sótanos, túneles y estacionamientos. También se colocaron sensores en Grant Park a lo largo del lago Michigan para comparar las temperaturas de un área no construida sin exceso de calor proveniente de la construcción o el transporte.

Los datos se recopilaron durante tres años y los resultados mostraron que el suelo debajo del Loop era hasta 10 grados Celsius más cálido que el suelo debajo del parque.

“Encontramos estructuras subterráneas, como sótanos, donde la temperatura del aire era muy alta”, dijo Rotta Loria. “Y la consecuencia de eso es que al menos una parte del calor se difundirá hacia el suelo con el tiempo, y ese es el origen del fenómeno”.

Luego, los investigadores usaron los datos para construir un modelo de computadora del Chicago Loop y simular el efecto del aumento de las temperaturas en el suelo, desde la década de 1950 hasta el 2050. Descubrieron que dependiendo de la composición del suelo, el suelo reacciona de manera desigual al calentamiento y puede expandirse y contraerse en cantidades que, aunque imperceptibles para los humanos, podrían causar problemas a los edificios.

“Es importante enfatizar que el cambio climático subterráneo no amenaza la seguridad de las personas y no amenaza con colapsar estructuras y edificios”, dijo Rotta Loria. “Plantea un desafío potencial para la funcionalidad y la durabilidad de las estructuras, porque las deformaciones excesivas del suelo pueden provocar distorsión, inclinación y posibles grietas”.

Como resultado, el agua podría fluir más fácilmente hacia las estructuras agrietadas, lo que podría causar corrosión en materiales como el hormigón armado.

“Existe lo que yo llamo un peligro silencioso”, dijo Rotta Loria. “Los edificios que son más propensos a problemas, porque fueron diseñados y construidos con enfoques obsoletos, también son los que más contribuyen al cambio climático subterráneo, porque carecen del aislamiento térmico adecuado y, por lo tanto, inyectan la mayor cantidad de calor en el suelo”.

Cosechando calor

Sin embargo, no todo es pesimismo, según Rotta Loria. “Este estudio puede hacernos darnos cuenta de que estamos frente a una oportunidad, podemos tomar medidas y de diferentes maneras”, dijo.

Los edificios futuros no aumentarán significativamente el fenómeno, porque las tecnologías y regulaciones de construcción modernas exigen un mejor aislamiento y eficiencia energética. Y para aquellas estructuras que ya existen, comprender el calor subterráneo presenta oportunidades, según Rotta Loria.

“Podemos tomar medidas aplicando aislamiento térmico a los cerramientos de edificios subterráneos, para minimizar la cantidad de calor residual que se deposita en el suelo”, dijo. “Pero si por alguna razón no podemos aislar térmicamente los edificios para mejorar su eficiencia energética, al menos podríamos implementar tecnologías geotérmicas debajo o junto a ellos para absorber el calor residual que se genera y usarlo para calefacción y refrigeración”.

David Toll, profesor de ingeniería y codirector del Instituto de Peligros, Riesgos y Resiliencia de la Universidad de Durham en el Reino Unido, dijo que el estudio es importante, ya que los efectos de los movimientos térmicos del suelo debajo de las ciudades no han sido objeto de mucha investigación.

“Mi conclusión del estudio sería que, para el Chicago Loop, ahora sabemos que estos movimientos térmicos que han tenido lugar, y los previstos para el futuro inmediato, no son lo suficientemente grandes como para ser motivo de preocupación. Ese es un hallazgo muy útil”, dijo Toll, quien no participó en la investigación.

“Sin embargo, eso no quiere decir que tales cambios de temperatura por debajo de otras ciudades, con diferentes condiciones del suelo, no puedan ser potencialmente problemáticos”.