Cuando la ingeniería hace las cosas mal Puente Tacoma Narrows

La caída del puente colgante de Tacoma Narrows



El antiguo puente colgante de Tacoma Narrows, cerca de Seattle, es la prueba visual más famosa del fenómeno físico llamado frecuencia de resonancia: en 1940, pocos meses después de haber sido inugurado el puente un día de viento éste comenzó a ondear como si se tratase de una bandera. Tras poco más de una hora de sacudidas y vaivenes el puente de 1.600 metros de longitud se derrumbaba y caía hecho pedazos al agua. Afortunadamente no hubo más víctima que un cocker spaniel medio paralís llamado Tubby que estaba en el interior del vehículo que aparece en la filmación.

La resonancia mecánica es un fenómeno que se produce cuando un cuerpo capaz de vibrar es sometido a la acción de una fuerza periódica cuyo periodo de vibración coincide con el periodo de vibración característico de dicho cuerpo. En estas circunstancias el cuerpo vibra, aumentando de forma progresiva la amplitud del movimiento tras cada una de las actuaciones sucesivas de la fuerza. Este efecto puede ser destructivo en algunos materiales rígidos como el vaso que se rompe cuando un tenor canta.

El viento que provocó la caída del puente se movía a una velocidad de 61 kilómetros por hora y tenía 5 segundos de frecuencia, que resultó ser muy similar a la frecuencia natural del puente “con lo cual la energía transferida al sistema era máxima y las ondas estacionarias producidas en el puente empezaron a balancearlo y acabaron colapsándolo.”

Pero también el método de construcción empleado en el puente de Tacoma influyó en el incidente. La utilización de vigas de acero formando una estructura de sustentación horizontal cerrada y maciza oponía resistencia al viento, creando corrientes y turbulencias de aire por encima y por debajo de la estructura.

El caso del puente de Tacoma es un clásico ejemplo de errores de ingeniería y de la importancia que tienen tanto la aerodinámica como los efectos producidos por la resonancia en las estructuras y construcciones. En el nuevo puente que sustituyó al autodestruído en 1950, así como en los puentes construidos con métodos modernos de sustentación, los elementos de soporte disponen de aberturas y deflectores diseñados para permitir y dirigir el paso de viento a través de éstos. En grandes estructuras modernas además se llegan a hacer pruebas en túneles de viento, tanto del elemento en sí como del elemento una vez ubicado en su entorno (en forma de maqueta a escala) teniendo en cuenta tanto accidentes geográficos como otras construcciones cercanas que puedan producir turbulencias y efectos aerodinámicos.

Aún así parecer ser que en 2004 un puente de Chile sufrió un accidente similar al de Tacoma, aunque no he encontrado información al respecto no parece que la causa fuera la resonancia sino un problema de apoyo. Más conocido es el blanceo del Puente del Milenio, en Londres, que en 2000 obligó a cerrarlo y modificarlo debido a que la frecuencia de resonancia natural del pequeño puente peatonal era muy similar a la frecuencia producida por un puñado de pares de pies caminado sobre él.

En distintos episodios de la serie Cazadores de Mitos Adam y Jamie han puesto a prueba algunos mitos relacionados con la frecuencia de resonancia y con la caída de puentes y estructuras por efecto de las vibraciones:
* Breakstep Bridge (Primera temporada y revisión en la segunda), comprobaron si es cierto el mito que dice que un grupo de soldados marcando el paso al unísono pueden producir una frecuencia armónica capaz de derrumbar un puente. Aunque el veredicto inicial fue un contundente “cazado” con una posterior revisión del experimento, realizado ya en la segunda temporada, quedó calificado con un ambiguo “tan posible como improbable”.

* Breaking Glass (segunda temporada), una copa de cristal efectivamente salta en pedazos con el tono y la potencia de voz adecuados. Aunque Adam necesitó un amplificador para poder hacer saltar la copa en pedazos (el tono sí lo puso él) un cantante de rock invitado al programa consiguió lo mismo pero “a pelo”, confirmando la veracidad del mito.

* Miniature Earthquake Machine “cazaba” el mito de la máquina generadora de terremotos que supuestamente había probado con éxito nuestro admirado Nikola Tesla: un pequeño ******o vibrador acoplado a cualquier estructura (un edificio, un puente…) y ajustado a la frecuencia adecuada para cada caso (mediante ensayo y error) era capaz de causar una destrucción similar a la que provocaría un terremoto de mediana intensidad.

En este episodio después de probar fallidamente varios ingenios basados en los planos del invento de Tesla los cazadores construyen uno con el que consiguen hacer vibrar ligeramente un enorme puente de acero. El ******o, que apenas tiene el tamaño de una barra pan, genera vibraciones a baja frecuencia que se hacen sentir por toda la estructura en un radio de 30 metros del punto de origen. Sin embargo, en tanto la vibración no era suficientemente fuerte para derribar el puente (aunque sí para causar cierto temor a los presentadores) el mito fue desechado y la crónica que narra los espectaculares resultados del invento de Tesla tachados de exagerados.

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