Enderezar la pared: cómo salvar a la torre inclinada Understand article

Traducido por José L. Cebollada. El ingeniero de obra civil John Burland nos habla sobre los detalles y los peligros de estabilizar uno de los edificios más emblemáticos del mundo.

John Burland ante de la torre
que ha ayudado a salvar en
Pisa

Imagen cortesía de John
Burland

John Burland cree que una de las ventajas de ser ingeniero civil es que “cada proyecto es único; no hay dos edificios iguales”. Aunque hay un denominador común en la mayoría de los edificios en los que ha trabajado John: todos estaban en peligro de caerse.

John fue uno de los ingenieros contratados en 1990 para ayudar en la reparación de la torre inclinada de Pisa, Italia y este fue su trabajo más famoso, pero la torre del reloj Big Ben en Londres, Reino Unido, la catedral de Méjico ciudad también se han beneficiado de sus conocimientos.

Rescatar la torre del reloj Big Ben

Cuando se construyó un
aparcamiento subterráneo de
varios pisos bajo el
Parlamento en 1979 se llamó
a John para que controlara
que la torre del Big Ben
(derecha) y no se convirtiera
en otra torre inclinada.

Imagen cortesía de Moyan
Brenn / Flickr

El proyecto del Big Ben no era un rescate, más bien se trataba de limitar los daños que podría sufrir. John, ingeniero especializado en suelos, participó en los proyectos de excavación en Londres cuando a principios de los 70 se decidió construir un aparcamiento subterráneo de varias plantas bajo el Parlamento y la torre del Big Ben. Participó en el diseño y la construcción para que los edificios no sufrieran daños durante los trabajos de construcción de un aparcamiento subterráneo de 20 metros de profundidad. Se temía que las obras crearan una nueva torre inclinada, esta vez en Londres.

Construcción de la nueva
estación de metro en
Westminster

Imagen cortesía de John
Burland

John recuerda que lo crucial es monitorizar el proyecto: “My equipo participaba en la toma de datos mientras se construía el aparcamiento y descubrimos muchas cosas que nos sorprendieron –como sucede siempre que tomas medidas. Por ejemplo, predijimos que la torre del Big Ben se desplazaría hacia el este y se movió hacia el oeste. Los cálculos sobre el desplazamiento eran buenos, pero nos equivocamos en la dirección y tuvimos que explicar a Black Rod [Oficial de la Casa de los Lores] por qué nos habíamos equivocado en 180º y no era un error grave!”

Fuera o no un error, lo cierto es que en 1990 volvieron a solicitar los conocimientos de John cuando planearon una excavación aún más profunda para la construcción de una nueva línea de metro bajo el Parlamento. De nuevo, el equipo de John tuvo que medir y controlar el movimiento –inyectando cemento en el subsuelo antes de comenzar la excavación- pero en esta ocasión, sin tanta presión mediática. “A la prensa le interesó mucho y aún nos entrevistan de vez en cuando” y se pueden leer titulares como ‘El Palacio de Westminster a punto de hundirse en el Támesis’,” cuenta John.

John tiene experiencia tanto en atender a la prensa internacional como en resolver problemas técnicos. ¿Cómo lo consigue? “Mi postura es decir las cosas tal como son –decir cuáles son los desafíos técnicos y cómo pensamos abordarlos. No creo que haya que hacer nada más,” añade.

¿Cómo comenzó todo?

Cuando estudiaba ingeniería a John no le gustaba la asignatura de mecánica de suelos, área en la que ahora es un reconocido experto, pero empezó a gustarle cuando era estudiante de doctorado en la Universidad de Cambridge. Después de Cambridge se incorporó al BRE (Building Research Establishment) en Londres, un organismo británico público de investigación y pionero en el estudio de la mecánica de suelos. Nos cuenta que “quería ir allí para trabajar con edificios reales y ver cómo se comportan.”

El primer gran proyecto de
John fue la Ópera de Sydney,
Australia.

Imagen cortesía de jimmyharris
/ Flickr

En el BRE John trabajó en su primer gran proyecto – el edificio de la Ópera de Sidney- y perfeccionó sus conocimientos en cimentación y excavaciones. “Pasé 16 años maravillosos en el BRE trabajando en todo tipo de proyectos, pero había uno que requería hacer grandes excavaciones en áreas urbanas”. “Así comencé a profundizar en las grandes excavaciones que se estaban realizando en Londres –el Centro de Artes Barbican, por ejemplo, que era una gran excavación en la City de Londres. Y gracias a ese trabajo me incorporé al proyecto del aparcamiento del Parlamento. Se convirtió en un proyecto seminal y se publicó en revistas de ingeniería. Supongo que el haber estado en ese proyecto me llevó al de la torre de Pisa.”

La torre de Pisa en peligro

Imagen de la Torre Inclinada
de Pisa antes de que
comenzaran los trabajos de
John, está rodeada de
historia.

Imagen cortesía de John
Burland

Ya en 1990 la famosa torre inclinada de Pisa estaba demasiado inclinada. No sólo eso, sino que otra torre medieval en el norte de Italia, en la ciudad de Pavia se había caído el año anterior y mató a cuatro personas. Por ello el gobierno italiano creó una comisión mulitidisciplinar de expertos para evitar que la torre de Pisa siguiera la misma suerte y se solicitó la colaboración de John.

Al principio, casi nadie creía que la torre necesitara ser salvada. “Hay mucha leyenda sobre la torre. La gente decía ‘No la toquéis, es bastante segura así como está; y si intentáis algo, se caerá’,” cuenta John. “Había una frase del alcalde que decía ‘Está en la Piazza dei Miracole [la plaza de los milagros], así que nunca se caerá. Nuestro trabajo fue conseguir que fuera parte de la solución.”

Un corte transversal de la
torre inclinada de Pisa antes
de que John y sus colegas
comenzaran el trabajo de
rescate. Haga clic sobre la
imagen para ampliarla.

Imagen cortesía de John
Burland

Lo primero fue investigar como se construyó la torre para comprender por qué se está inclinando. El equipo descubrió que desde el principio la torre se inclinaba. “Puedes ver capas de mampostería aplastadas que muestran que los constructores intentaban corregir la inclinación, incluso mientras se construía,” dice John.

Pasó dos años junto con otros técnicos tratando de comprender por qué se inclinaba la torre y cómo controlar su movimiento, lo que, en opinión de John, resultaba fundamental para resolver el problema. “Hasta entonces sólo se habían propuesto soluciones a ciegas, pero hasta que no comprendes realmente lo que sucede es muy probable que te equivoques.”

Descubrieron que la inclinación se debía a una combinación de las dimensiones de la torre y el tipo de terreno sobre el que estaba construida, como explica John: “El terreno es tan blando que es como una espuma de caucho, y en estas condiciones hay una altura crítica para un edificio de un diámetro y peso determinados a partir de la cual se inclina y acaba cayendo. Y la torre de Pisa tiene exactamente esa altura crítica: increíble.”

Así la torre estaba debatiéndose entre la estabilidad y el colapso. “Iba a caerse, pero era imposible saber cuándo –una tormenta o un terremoto podría haber acabado con ella. Así que teníamos delante una tarea muy urgente si queríamos estabilizarla,” dice John.

El problema es que una vez que comienza a inclinarse la torre, se vuelve cada vez más inestable. “Cuando se inclina, el centro de gravedad se desplaza y produce una fuerza que tiende a inclinarla más,” explica. “La situación empeora cada vez más y acaba derrumbándose.” En aquel momento la torre se estaba inclinando alrededor de 1.5 mm por año –lo que era preocupante, dice John.

Trabajar con edificios tan emblemáticos es, por supuesto, algo más que ingeniería. “El problema era increíblemente complejo porque teníamos que respetar las leyes de conservación de edificios antiguos que impiden cambiar la apariencia del monumento. Así que no puedes ir y adosar una columna en un lateral” dice John. “Y además había que dejarla inclinada: los italianos no quería una Torre Inclinada vertical.”

Estabilizar la torre inclinada

La solución que adoptó el equipo se inspiró en la experiencia que John había adquirido en la excavación del túnel de Londres. “Siempre que se excava un túnel se asienta un poco el suelo. Y pensé que si pudiésemos hacer que el suelo se compactara bajo los cimientos, bajo la parte que está más alta, quizás se podría disminuir la inclinación de la torre lo suficiente para estabilizarla”, dice John. Así llegamos a la idea de extraer pequeñas cantidades de tierra, algo así como excavar minitúneles.”

El drenaje fue parte de la
solución para estabilizar la
torre inclinada de Pisa

Imagen cortesía de John
Burland

Pero existía el peligro de que al llevarlo a la práctica podría tirar la torre abajo. “Había muchas ideas sobre cómo estabilizar la torre y todas funcionarían si se pudiesen llevar correctamente a la práctica, pero al aplicarlas quizás se iría abajo la torre”, dice John. Así que el equipo realizó un extenso trabajo de análisis por ordenador y una monitorización precisa para probar la idea de los túneles antes de tomar una decisión. “Al final extrajimos unos 70 metros cúbicos [de tierra], un par de camiones, era bastante poco,” añade.

Las investigaciones históricas y la monitorización del edificio revelaron otro hecho: la torre se inclinaba hacia el sur más en invierno que en verano. “Al principio creía que era algo que tenía que ver con el efecto del Sol, pero entonces comprobamos el ciclo anual del nivel freático. Cada vez que hay tormentas –y en la Toscana hay fuertes tormentas en invierno- el nivel freático sube algo más en la parte norte [alta] que en la sur [baja], estira la parte norte y empuja la torre hacia el sur. Así que, además de reducir la inclinación teníamos que estabilizar el nivel freático”, cuenta John.

La torre inclinada de Pisa
sigue inclinada, tras el
trabajo de John, pero ahora
está más estable.

Imagen cortesía de tiseb /
Flickr

Resolver este problema requería técnicas de ingeniería muy comunes, como explica John: “Colocamos varios drenajes en la parte norte que conducían el agua hasta unos pozos que se mantienen a nivel constante descargando el exceso de agua. Está funcionando desde 2006 y ha estabilizado el nivel freático. Y esta es una de las principales razones por las que ha detenido la inclinación.”

¿Está la torre segura y estable? Hemos seguido midiendo los últimos tres o cuatro años y prácticamente no se mueve,” añade.

Salvar la catedral más antigua de América Latina

Es interesante que, mientras tenía un destacado papel en el proyecto internacional sobre la torre de Pisa, John también trabajaba en otro edificio histórico amenazado, esta vez en ciudad de Méjico. El problema era como el de Pisa, una parte de la catedral –la más antigua y grande de América Latina- se estaba hundiendo más que la otra. De nuevo se descubrió que los cambios en el nivel freático eran los responsables, como nos explica John.

La catedral de Ciudad de
Méjico, la más antigua y
grande de América Latina,
fotografiada por John
durante sus trabajos

Imagen cortesía de John
Burland

“Ciudad de Méjico se fundó sobre un lago volcánico con unos sedimentos muy débiles que son extraordinariamente compresibles. Si intentáramos bombear agua del subsuelo de esta zona de la ciudad provocaríamos que el suelo se hundiera algunos metros. Y esto causaría más problemas, puesto que el subsuelo no es uniforme. Una mitad de la catedral está construida sobre un área donde hubo un antiguo templo azteca que comprimió el suelo y lo hizo mucho más firme. Pero la otra mitad se construyó sobre suelo original, y la catedral experimentó una diferencia de profundidad de más de metro y medio.”

Como consecuencia, después de más de 300 años la catedral se ha agrietado peligrosamente y en la década de los 90 seguía el movimiento. Los expertos estaban considerando también extraer tierra para estabilizar la catedral, al mismo tiempo que se estaba realizando en la torre de Pisa. “Lo hacían de manera muy diferente pero el principio era el mismo,” dice. “Tres técnicos que trabajábamos en Pisa fuimos llamados a trabajar en Méjico debido a esta coincidencia. Las extracciones de tierra estabilizaron la velocidad de hundimiento en los cimientos de toda la catedral y redujeron el riesgo de desplome.

¿Estaba el edificio tan mal como para que John recomendara no hacer nada? “Al final es una decisión económica, pero también tiene que ver la importancia histórica del edificio,” comenta.

Y hay pocos edificios con tanta relevancia histórica como la Torre Inclinada de Pisa. Para subrayar el éxito del trabajo de ingeniería se limpió el exterior de la Torre –John se sorprendió gratamente al verlo en su última visita. “Ahora maravilla la belleza de la torre de mármol blanco, dramáticamente inclinada, con los motivos e incrustaciones en el mármol. Te corta la respiración,” dice.

Ingeniería en el aula

Es comprensible que John sea un apasionado de este edificio singular y considera que este proyecto ha sido uno de los logros más satisfactorios de su vida profesional. Pero también es un apasionado de la enseñanza, y cree que la mejor manera de conseguir una nueva generación de científicos e ingenieros es la realización de trabajos prácticos.

“Por mi experiencia con niños sé que les gustan las tareas manuales,” comenta. “Y en parte estoy preocupado por la manera en que el mundo virtual, a través del ordenador, está sustituyéndolas. Puedes simular modelos, pero no el lo mismo que darle a un niño algo para que manipule y maneje porque de esta manera cultivas realmente la curiosidad y la comprensión de cómo funcionan las cosas.”

Esta idea se ha convertido en la característica principal de la tarea docente de Burland, como dice John: “Mis alumnos saben que siempre llevo modelos reales a clase y cuando me encuentro con antiguos alumnos en cualquier lugar me suelen decir: ‘Profesor Burland, nunca olvidaré este o aquel modelo que nos enseñó’. Porque recuerdan los modelos, no las ecuaciones.”

Agradecimientos

Este artículo está basado en una entrevista que el profesor John Burland concedió a la Redactora-jefe de Science in School, Eleanor Hayes.

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Resources

  • La revista Ingenia, publicada por la Royal Academy of Engineering del Reino Unido contiene artículos sobre ingeniería escritos para el público general.
  • En 2005, Ingenia publica una entrevista con John Burland.
  • Hay otra entrevista posterior publicada en:

Author(s)

Susan Watt es escritora científica free lance y editora. Estudió Ciencias en la Universidad de Cambridge, Reino Unido y ha trabajado en el Science Museum, de Londres, y en el British Council. Sus temas de trabajo son la historia y filosofía de la ciencia y la educación científica.


Review

El artículo cuenta la vida y el trabajo de un ingeniero: por qué se decidió a estudiar ingeniería y cómo se combinan los métodos de la ciencia y la ingeniería, tanto en proyectos pequeños como en grandes. Se conocen bien los problemas de la Torre Inclinada de Pisa pero es muy interesante conocer de primera mano la historia de la torre y su proceso de recuperación.

El artículo es de carácter interdisciplinar y se puede comprender sin profundizar en conocimientos de física porque está escrito como una aventura vital y por eso puede usarse para apoyar la enseñanza de diferentes asignaturas. Cada profesor encontrará su manera de usar el artículo en el aula, en las clases de geografía, ciencias, historia, física o tecnología; incluso en lengua extranjera, para leer y traducir el artículo. Para alumnos de 10-15 años se sugiere una lectura global del artículo y los más mayores podrán aprovechar más los contenidos técnicos en las clases de Tecnología.

Para comprobar la comprensión del artículo, se pueden utilizar preguntas como las siguientes:

  • ¿Qué problemas pueden suceder si se construyen edificios grandes sobre un suelo poco estable? Describe detalladamente estos problemas.
  • ¿Qué métodos se pueden usar para estabilizar edificios en peligro y cómo funcionan?

Gerd Vogt, Escuela secundaria de studios económicos y medioambientales, Yspertal




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