Lo que la vegetación tiene que enseñarnos en la prevención de sismos

La presión bajo la corteza aumenta de manera gradual hasta que encuentra un modo de liberarse. No importa si la energía viene de dos placas tectónicas, de un volcán, de la caída de un terremoto o de la sacudida de una falla. La consecuencia es la misma: el suelo tiembla y se produce el caos en las ciudades.

Es a lo que llamamos terremoto o sismo. Observando la naturaleza nos hemos dado cuenta de que muchos tipos de vegetación resisten mejor los sismos que nuestras construcciones. ¿Por qué? ¿Cómo podemos aprender de la naturaleza? ¿Cómo puede ayudarnos en las prevención de sismos?

¿Qué implica un sismo?

Los terremotos son más fáciles de entender de lo que en un principio parece. Un símil visual es el de lanzar una pelota a una piscina en calma. La pelota, al chocar contra la capa de agua, simulará ser la liberación de energía del terremoto. O de la colisión de un meteorito, por ejemplo.

Sobre la superficie del agua pronto aparecerán olas que se extenderán por toda la piscina. Incluso si estas son muy grandes, llegarán a los extremos y volverán.

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Un terremoto actúa de la misma manera, haciendo vibrar el suelo hacia arriba o abajo (o hacia delante y atrás). También de un modo muy visual entendemos que cuanto más rígido sea el material, más fácil será transmitir estas vibraciones.

Si, por ejemplo, sujetamos el extremo de una barra de metal y alguien golpea el extremo contrario, percibiremos la vibración en nuestra mano. Algo que ocurre de manera distinta si colocamos la mano en el suelo. O sobre el barro, que absorbe la energía mucho antes de que nos llegue la vibración.

Este fenómeno afecta especialmente a construcciones muy rígidas en las que los elementos están conectados entre sí mediante uniones que permiten una baja movilidad. Es decir, casi todas las construcciones humanas.

¿Cómo evitan las plantas los terremotos?

Cuando hay un terremoto, y a menos que haya un corrimiento de tierras que arrastre todo a su paso, las estructuras que caen son las humanas. Las artificiales. Sin embargo, la mayoría de las plantas se mantienen intactas incluso en terremotos de enorme magnitud. ¿Por qué?

Una explicación más detallada implicaría remontarse a hace unos 1.500 millones de años. Pero diré simplemente que el vegetal tiene algunos trucos biológicos bajo la manga. A diferencia de los animales, que pueden huir (y de hecho lo hacen) de un terremoto, la planta está obligada a permanecer en el sitio.

Este árbol no puede huir del terremoto, tiene que aguantarlo en su estructura. Fuente: Hans Braxmeie

[inlinetweet prefix=»» tweeter=»» suffix=»»]Allí donde cae la semilla y germina es donde tiene que resolver todos los problemas que surjan durante su vida. [/inlinetweet]Y con problemas quiero decir esfuerzos externos. De la pisada de un animal a un terremoto pasando por una nevada, la planta tiene que cumplir varios puntos:

• Me deformo ante los esfuerzos externos;
• sin romperme;
• y recupero mi estructura una vez el esfuerzo deja de actuar.

Todo esto lo consigue la planta gracias a su ladrillo celular, altamente resiliente. Especialmente en cómo están unida una con otra a través de paredes celulares. Frente a las células animales (mucho más plásticas) los vegetales tienen una pared celular más rígida que permite cierta flexibilidad.

Células vegetales apiladas (izquierda). Puede verse cómo cada ladrillo celular está separado a través de lapared celular. Estructura de la pared celular vegetal (derecha). Fuentes: iStock/daseugen, Mariana Ruiz Villareal

Cuando un gran esfuerzo (viento, un terremoto, un animal…) golpea una planta, esta absorbe gran parte de la energía gracias a cómo se deslizan las células unas sobre otras. La deformación de la pared celular, entre otros factores, hacen su trabajo.

¿Cómo podemos aplicar lo que hacen las plantas en la prevención de sismos?

Desde hace ya muchos años se sabe que [inlinetweet prefix=»» tweeter=»» suffix=»»]los edificios japoneses construidos con madera resisten mejor los sismos que aquellos fabricados en otros materiales[/inlinetweet]. Japón es una región de alta actividad tectónica, y observaron hace siglos que las estructuras construidas en madera sobrevivían a estos.

La madera, incluso muerta, es capaz de disipar gran parte de la energía de un sismo mediante deformación. Pero aunque hay en el mundo mucha construcción con madera, bambú o caña, difícilmente esta será capaz de soportar muchas alturas o grandes flechas. ¿Cómo se aplica esto en un rascacielos o un puente?

Evitar las formas asimétricas en contacto

Si nos fijamos en el dibujo de las células apiladas, ninguna de ella se encuentra cruzada con respecto a otras. Todas miran en la misma dirección. Algo que no ocurriría en un edificio con forma de T o de E, en el que varios de sus módulos o alas estarían en perpendicular a otra parte de la estructura.

En la figura b se muestra el desplazamiento relativo de ambas alas del edificio. Ante una vibración en horizontal, una estructura alta con un eje vertical se deforma más. Fuente: Marcos Martínez.

Cuando la vibración de un edificio en forma de T (fig. a) desplaza cada una de sus alas lo hace de forma distinta (fig. b). La diferencia en los movimientos entre la vertical de la T y su línea horizontal superior generan fracturas en el punto de unión (fig. b).

Lo ideal es que superficies que se comporten de maneras distintas no tengan puntos en común (fig. c).

Permitir cierta deformación

Las plantas pueden permitirse el lujo de tener altas deformaciones en cada uno de sus ladrillos. La deformación acumulada hace que podamos doblar un tallo completamente y ver cómo este recupera su forma original. Sin embargo, ladrillos deformables quizá no sean la mejor solución constructiva.

Amortiguador en la base del edificio del Advanced Institute for Computational Science (AICS), en Kobe (Japón). Fuente: JapanTimes.

Incluir alguna pieza capaz de deformarse es muy interesante desde el punto de vista constructivo. En estas estructuras se permite cierta movilidad en determinados puntos de la base del edificio a fin de evitar que las vibraciones alcancen una altura importante.

Observando cómo se mueve un árbol ante un sismo o el viento podemos comprobar que cuanta más altura más desplazamiento horizontal. Esto hace crítico disipar en cada nivel la energía para evitar grandes desplazamientos en las azoteas.

Disipar la energía mecánica

Existen elementos constructivos, casi todos basados en muelles o fluidos, que ayudan en parte a disipar la energía mecánica. Como el que se muestra en la imagen:

La idea tras este vídeo es minimizar las deformaciones en pisos superiores frenando las vibraciones a medida que suben por la estructura. Para ello se usan grandes pistones con fluidos viscoelásticos en su interior. Cuanta más fuerza se aplica en la compresión o tensión del pistón, más energía absorbe este.

Las plantas usan de manera literal este mecanismo con los fluidos en su interior. Estos absorben célula a célula pequeñas cantidades de energía. La suma de todas esas cantidades puede llegar a ser inmensa.

Como he comentado antes, uno de los países más afectados por los sismos es Japón, que nos ofrece vistas como la superior. Si uno se fija lo suficiente puede observar cómo rascacielos al completo cabecean sin que se rompa una sola ventana.

Japón es un país que ha sabido aprender de la vegetación en la construcción. Posiblemente porque tiene orígenes sintoístas de escucha a la naturaleza. Esta tiene muchas soluciones tecnológicas de las que aprender, como la construcción de paneles solares diminutos (hojas) o limpiar la atmósfera de polución (fotosíntesis).