A lo largo de los últimos años Alessandro Rotta Loria, profesor de la Universidad de Northwestern, se ha dedicado a desplegar a lo largo y ancho de Chicago una red de sensores inalámbricos para medir la temperatura. Hasta ahí nada excepcional. Lo curioso es que a Rotta Loria y su equipo no les interesaba solo la temperatura en las calles, plazas y parques de la Ciudad de los Vientos. Querían saber también qué se cuece bajo el suelo. Y por una razón sencilla: los vaivenes del termómetro bajo el asfalto pueden tener un impacto mucho más rotundo de lo que nos imaginábamos en los edificios que se levantan sobre la superficie.
El estudio deja conclusiones interesantes a esta orilla del Atlántico.
¿Una red de sensores inalámbricos? Exacto. Como si de una peculiar malla se tratara, a lo largo de los últimos años Rotta Loria y sus colegas se han dedicado a tejer una red inalámbrica con más de 150 sensores de temperatura distribuidos por Chicago Loop, el distrito comercial de la ciudad. Una parte de esos dispositivos se desplegaron sobre la superficie. Otra, bajo el suelo, repartidos por sótanos de edificios, túneles, parkings soterrados y calles como Lower Wacker Drive.
Para completar el experimento el equipo enterró algunos sensores en uno de los grandes pulmones verdes de la urbe: Grant Park, un parque de 1,3 kilómetros cuadrados (km2) situado en el distrito central y de negocios de la metrópoli.
Anjali Naidu Thota, estudiante en el laboratorio de Rotta Loria, coloca un sensor de temperatura en Chicago.
¿Y para qué lo hicieron? Para medir temperaturas. Y compararlas. Las conclusiones del estudio son cuanto menos llamativas: los valores subterráneos registrados debajo del Loop eran a menudo 10ºC más altos que los anotados bajo Gran Park. Y no solo eso. El aire de las estructuras subterráneas, como los túneles, sótanos o parkings soterrados, también era considerablemente más caliente que el registrado sobre el suelo que no se había modificado. Para ser precisos, podía ser hasta 25ºC superior. Todas esos datos los plasmaron en un estudio que acaba de publicarse en la revista Communications Engineering, de Nature Portfolio.
¿Por qué son importantes los datos? Porque nos ayudan a entender un fenómeno tan desconocido como crucial para nuestras ciudades y en el que ha centrado su atención el equipo de Rotta Loria: el "cambio climático subterráneo". Edificios y transporte soterrado generan un calor que afecta a la temperatura del suelo de forma "alarmante", como advierte la Universidad de Northwestern. Hay algunas investigaciones previas que ya señalan de hecho que el subsuelo poco profundo de las ciudades se calienta entre 0,1 y 2,5ºC por década.
"Si piensas en sótanos, estaciones, túneles y trenes, emiten calor de forma continua", comenta. Que los núcleos urbanos suelen ser más cálidos que los rurales es algo que se sabe desde hace tiempo. "Ahora estudiamos su contrapartida en el subsuelo, impulsada sobre todo por la actividad antropogénica", añade.
Captura de las simulaciones de temperaturas realizadas por los investigadores.
¿Nos afecta ese fenómeno? Afecta a nuestras construcciones. En lo que indagan los expertos de Northestern es precisamente cómo el "cambio climático subterráneo" influye en las edificaciones. Al fin y al cabo "a medida que el suelo se calienta, también se deforma", señalan: "El fenómeno hace que los cimientos de las edificaciones y el terreno circundante se muevan excesivamente —por dilataciones y contracciones— e incluso se agrieten, lo que en última instancia afecta al rendimiento operativo y la durabilidad de las estructuras a largo plazo”.
Los expertos incluso plantean que algunos de los daños que han sufrido los edificios en el pasado se expliquen por el aumento de las temperaturas. Y prevén que puedan continuar a lo largo de los años. "El cambio climático subterráneo es un peligro silencioso", apostilla Rotta Loria: "El suelo se está deformando como resultado de las variaciones de temperatura y ninguna estructura o infraestructura civil existente está diseñada para soportar estas variaciones". El fenómeno no tiene por qué suponer un riesgo, pero el experto previene: "Afectará al funcionamiento cotidiano de los sistemas de cimentación e infraestructuras civiles en general".
¿Qué podemos aprender de California? Bastante. "El cambio climático subterráneo es común en casi todas las áreas urbanas densas del mundo", explica Rotta Loria, por lo que Chicago puede servirnos a modo de "laboratorio viviente". Con los datos recabados durante tres años gracias a su red de sensores, el equipo de Northwestern elaboró un modelo en 3D de cómo variaron las temperaturas del suelo desde 1951 y en qué medida se prevé que lo hagan hasta 2051.
Luego estudió cómo se deforma el suelo con las temperaturas y de qué manera influyen los materiales: poco tiene que ver por ejemplo el comportamiento de la arcilla, que se contrae con el calor, con la expansión de la arena o las calizas.
¿Y qué observaron? Que el suelo puede hincharse y expandirse hasta 12 milímetros con las temperaturas más cálidas o hacer que se contraiga y hunda unos 8 milímetros por el peso de los edificios. Para nosotros pueden ser valores casi casi inapreciables, muy por debajo del centímetro, cierto; pero no es así para nuestras construcciones. "La variación es más de lo que muchos componentes de edificios y sistemas de cimentación pueden soportar sin comprometer sus requisitos operativos", añaden desde la Universidad de Northwestern.
¿Un "lento hundimiento"? Así lo ven los científicos. Sus simulaciones muestran que las deformaciones del terreno pueden ser tan pronunciadas que generan "problemas en el rendimiento de las infraestructuras civiles". "No es que un edificio se derrumbe de repente. Las cosas se hunden de manera muy lenta. Las consecuencias para el funcionamiento de infraestructuras pueden ser muy malas, pero se tarda mucho en verlas —zanjan los investigadores—. Es muy probable que el cambio climático subterráneo haya provocado grietas y asentamientos excesivos de cimientos que no asociábamos al fenómeno porque no éramos conscientes".
¿Son todo malas noticias? No. A su modo, el calor que se genera bajo las ciudades puede ser también una oportunidad. De ahí que Rotta Loria plantee que en las estrategias de planificación se prevean tecnologías geotérmicas diseñadas para recolectar el calor residual y aprovecharlo en los propios edificios. En aquellos bloques ya construidos puede reducirse la transmisión de calor con una mejora de las instalaciones. Si bien él aboga por aislar las estructuras soterradas para evitar el desperdicio de calor, señala también que —allí donde esa opción no resulte factible— la geotermia ofrece una "oportunidad de absorber y reutilizar el calor".
Su análisis deja, eso sí, un aviso a navegantes: el reto será mayor en las ciudades más antiguas. "Las urbes europeas con edificios antiguos serán más susceptibles al cambio climático subterráneo. Los bloques hechos de piedra y ladrillo que recurren a prácticas de diseño y construcción del pasado generalmente se encuentran en un equilibrio delicado con las perturbaciones asociadas con las operaciones actuales de las ciudades. Las perturbaciones térmicas vinculadas a las islas de calor del subsuelo pueden tener impactos perjudiciales para tales construcciones".
Imágenes: Rama Laksono (Unsplash) y Northwestern University
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