El calentamiento global podría provocar un deterioro térmico prematuro de las infraestructuras y reducir de forma significativa su vida útil, si se mantienen las tendencias de aumento de temperatura, según un estudio desarrollado por investigadores de la Universitat Politècnica de València (UPV) y el Hunan Institute of Science and Engineering (China). El investigador de la UPV Víctor Yepes, uno de los autores del trabajo, ha explicado a InfoSOS el particular impacto que ello puede suponer para los puentes.
Para el ciudadano de a pie, el cambio climático se asocia con el calor o la subida del nivel del mar. ¿Cómo se explica que las altas temperaturas también estén «enfermando» a nuestros puentes?
Cuando hablamos de cambio climático, solemos pensar en el aumento de las temperaturas o en la subida del nivel del mar, pero sus efectos también afectan a las infraestructuras. Para entenderlo, conviene recordar que un puente de grandes dimensiones, como los puentes atirantados que hemos analizado, interactúa constantemente con las condiciones térmicas de su entorno. Los materiales que lo componen se dilatan y se contraen con los cambios de temperatura. Cuando estos cambios son intensos o se producen de forma desigual en distintas partes de la estructura, por ejemplo, entre la superficie superior del tablero, expuesta al sol, y la inferior, que permanece en sombra, aparecen gradientes térmicos que generan tensiones y deformaciones. Desde el punto de vista de la ingeniería, interesa especialmente la acumulación de estos ciclos a lo largo del tiempo, incluidos los de hielo y deshielo en regiones frías. La repetición de estas variaciones puede contribuir al desarrollo de microfisuras y a la pérdida gradual de determinadas propiedades de los materiales. Es un fenómeno comparable, hasta cierto punto, al efecto de la fatiga por cargas repetidas.
En nuestro estudio hemos analizado este comportamiento mediante simulaciones numéricas aplicadas a cuatro puentes atirantados reales ubicados en condiciones climáticas distintas. Los resultados muestran que una exposición térmica prolongada puede modificar el comportamiento estructural previsto en el proyecto original, con tensiones y desplazamientos mayores en determinadas zonas del tablero y de las torres. Esto permite entender que el cambio climático también plantea retos para la conservación de las infraestructuras. No se trata de un efecto repentino, sino de procesos acumulativos que deben considerarse al evaluar su mantenimiento y su vida útil. Además, las intervenciones de reparación o sustitución pueden tener implicaciones ambientales que conviene incorporar en la planificación de estas estructuras.
El estudio advierte de que el calor acelera la degradación y resta hasta 25 años de vida útil a ciertos puentes. ¿Son las infraestructuras más vulnerables y las que más nos deben preocupar?
Este dato necesita algo de contexto para interpretarlo correctamente. En el estudio distinguimos dos cuestiones. Por un lado, analizamos la evolución de cuatro puentes atirantados reales ubicados en climas diferentes. Por otro lado, mediante un modelo matemático proyectamos cómo el cambio climático podría afectar la vida útil de las infraestructuras a escala global hasta 2100, bajo distintos escenarios de emisiones. La reducción estimada de entre 18,5 y 25 años corresponde exclusivamente a esta segunda proyección: es una estimación global del posible efecto acumulado hasta 2100, no una pérdida de vida útil ya producida ni una cifra aplicable a cada puente.
Respecto a qué infraestructuras presentan mayor vulnerabilidad, nuestro análisis, centrado en los puentes atirantados, señala en particular las regiones de clima templado marítimo y templado continental. Entre ellas se encuentran zonas de países como Francia, Alemania, Estados Unidos o Italia. La explicación tiene que ver con la variabilidad térmica: el deterioro no depende únicamente de alcanzar temperaturas elevadas, sino también de la frecuencia y la amplitud de los ciclos de calentamiento y enfriamiento, incluidos los de hielo y deshielo.
Esto explica que algunas regiones con temperaturas máximas más moderadas puedan presentar una exposición significativa. En nuestros casos de estudio, los puentes sometidos a un mayor número de ciclos térmicos muestran reducciones más acusadas de su vida útil, mientras que aquellos situados en climas más estables presentan una degradación menor.
El estudio apunta, por tanto, a que la adaptación de las infraestructuras debe considerar no solo los episodios de calor extremo, sino también la evolución de los ciclos térmicos a lo largo de su vida útil. La magnitud del efecto dependerá de las condiciones climáticas futuras y de las características de cada estructura.
¿Significa esto que corremos el riesgo de sufrir colapsos o cierres inesperados de carreteras en las próximas décadas?
Nuestro trabajo se centra en cómo las condiciones térmicas pueden reducir progresivamente la vida útil de un puente atirantado. Nos referimos al periodo durante el cual la estructura puede funcionar conforme a las condiciones de seguridad previstas en su diseño, y no de un colapso repentino ni de cierres inesperados. Además, estas infraestructuras cuentan con sistemas de inspección y mantenimiento y, en algunos casos, con monitorización continua. Estos mecanismos permiten detectar signos de deterioro y adoptar medidas antes de que puedan afectar a la seguridad. El daño térmico que analizamos es un proceso acumulativo que se desarrolla a lo largo de años o décadas, no un fenómeno súbito.
Nuestra conclusión plantea, por tanto, una cuestión distinta: si los criterios de diseño, inspección y mantenimiento no incorporan adecuadamente la evolución de las condiciones climáticas, las previsiones de la vida útil de las estructuras podrían quedar desactualizadas. El reto consiste en anticipar ese deterioro y adaptar la gestión de las infraestructuras antes de que se reduzca el margen de seguridad previsto. Por eso proponemos revisar los criterios de diseño y reforzar el seguimiento de las estructuras en las regiones que nuestro análisis identifica como más expuestas. El objetivo no es anticipar fallos repentinos, sino mejorar la capacidad de planificación y de mantenimiento ante condiciones climáticas cambiantes.
¿Qué soluciones o criterios de adaptación se deberían aplicar urgentemente en el diseño de nuevas obras públicas?
Conviene aclarar que nuestro trabajo es fundamentalmente de modelización y diagnóstico: no propone un catálogo cerrado de soluciones constructivas, pero sí identifica algunos aspectos que podrían tenerse en cuenta en el diseño y la gestión de las infraestructuras analizadas.
Primero, revisar los periodos de vida útil de diseño en función de las condiciones climáticas. Si las normativas establecen periodos de referencia similares para zonas con comportamientos térmicos muy diferentes, sería conveniente estudiar posibles factores de corrección que tengan en cuenta la variabilidad térmica y los ciclos de hielo y deshielo.
Segundo, incorporar el comportamiento térmico desde la fase de proyecto. Esto supone considerar los gradientes de temperatura y la frecuencia de los ciclos de calentamiento y enfriamiento mediante análisis térmico-mecánicos que tengan en cuenta las características climáticas del emplazamiento, además de los valores medios de temperatura, considerando los cambios climáticos actuales.
Tercero, considerar materiales y soluciones constructivas con una menor huella de carbono. Entre las alternativas estudiadas se encuentran la sustitución parcial del cemento por materiales como cenizas volantes, escorias de alto horno o arcillas calcinadas, así como el empleo de áridos reciclados. Esta cuestión adquiere mayor relevancia si una menor vida útil implica realizar antes determinadas operaciones de rehabilitación o sustitución, con las emisiones asociadas a esos procesos.
Cuarto, reforzar la monitorización estructural, especialmente en las regiones que nuestro análisis identifica como más expuestas. Un seguimiento adecuado permite detectar la evolución del deterioro y ajustar las estrategias de mantenimiento con suficiente antelación.
Y quinto, integrar distintas disciplinas en el diseño de las infraestructuras, combinando ingeniería estructural, climatología, termodinámica y análisis de datos climáticos. Nuestro estudio muestra precisamente la utilidad de este enfoque para evaluar cómo pueden responder las estructuras ante condiciones térmicas cambiantes.
Más que plantear una solución única, los resultados sugieren que sería conveniente valorar las condiciones climáticas futuras junto con los criterios habituales de diseño, mantenimiento y conservación. Esto permitiría estudiar con mayor precisión cómo pueden evolucionar las prestaciones de las infraestructuras durante su vida útil.
¿La ingeniería tradicional se basa en la idea de que el clima es estable, o están actualizados los códigos de diseño actuales frente a fenómenos extremos como las olas de calor o danas recientes?
No se pueden extrapolar las conclusiones de esta investigación a los eventos que cita, aunque sí puedo señalar, basándose en nuestros resultados, el problema de fondo que usted plantea: el desfase entre los códigos normativos vigentes y la nueva realidad climática. En buena medida, la ingeniería civil tradicional se apoya en una hipótesis de estacionariedad climática. Esta forma de proceder es razonable cuando el clima se mantiene dentro de rangos relativamente estables, pero pierde fiabilidad en un contexto de calentamiento global acelerado y de mayor variabilidad térmica, que es precisamente lo que documentamos en nuestro artículo.
Los propios informes de evaluación del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC), que citamos como referencia, advierten de que la trayectoria de calentamiento global está superando de forma persistente los umbrales de 1,5 °C y 2 °C que se consideraban límites de referencia para la planificación a largo plazo. Nuestro modelo, aplicado hasta el horizonte de 2100, muestra que incluso en escenarios de reducción efectiva de emisiones, las infraestructuras sufrirán una pérdida de vida útil considerable respecto a lo proyectado en su diseño original; en escenarios sin reducción de emisiones, esa pérdida sería aún mayor.
Por tanto, mi conclusión como investigador es que no se trata de que los códigos actuales estén «equivocados», sino de que fueron concebidos en un marco de referencia que ya no representa fielmente las condiciones futuras. De ahí que insistamos en la necesidad de recalibrar las especificaciones normativas de vida útil, incorporando explícitamente la incertidumbre climática y la caracterización estadística de eventos térmicos extremos.
Adaptar los puentes existentes o diseñar los nuevos para que resistan la crisis climática costará dinero. ¿Es más caro ignorar el problema y reparar los daños, o invertir desde ya?
Los resultados muestran que, cuando un puente experimenta un deterioro térmico que acorta su vida útil, las intervenciones necesarias pueden generar emisiones adicionales respecto a las previstas inicialmente. Si bien estos datos no permiten calcular el ahorro económico, sí es cierto que una menor vida útil también puede aumentar las emisiones, al adelantar las reparaciones, sustituciones o reconstrucciones. Desde el punto de vista de la sostenibilidad, estos efectos deberían incorporarse al evaluar las distintas alternativas de diseño y mantenimiento. Diseñar teniendo en cuenta las condiciones climáticas previsibles puede ayudar a reducir las intervenciones prematuras y a planificar mejor los recursos necesarios para conservar estas estructuras.
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