La física que se esconde detrás del desplome de los puentes colgantes

El balanceo vertical provocado por la marcha de las tropas sobre la plataforma de un puente era un hecho ya conocido. En el año 1831 los setenta y cuatro hombres de una compañía del cuerpo de fusileros del ejército británico -al regreso de unas maniobras militares- notaron un ligero balanceo cuando transitaban sobre el puente de Broughton, en Manchester. En segundos aumentaron en intensidad y pocos minutos después uno de los cuatro pilares que sostenía la cadena que soportaba el peso del puente cedió y la estructura se desplomó.

La física nos ha enseñado que una acción con una frecuencia parecida a la estructura puede ser capaz de colapsarla, a pesar de que el valor de la acción sea mucho más pequeño en comparación con la acción con la que fue diseñada. A este fenómeno lo conocemos como resonancia.

Igual suerte corrió el puente de Angers en suelo francés. El suceso ocurrió en 1850 mientras un batallón de soldados franceses lo cruzaban, a pesar de que habían roto el paso y aumentado la distancia entre ellos. En este caso fue la acción del viento la que provocó una fuerte oscilación del tablero, impidiendo a los soldados mantener la verticalidad.

Para evitar caer al río los galos se desplazaban continuamente desde la zona más baja a la más alta del tablero, la cual, al tener más peso, descendía bruscamente provocando que los soldados tuviesen que correr nuevamente hacia el lado contrario. Con estos vaivenes lo único que conseguían era aumentar la resonancia del tablero. El colapso del puente provocó la muerte de más de doscientas personas.

La causa del derrumbe obedeció a un fenómeno conocido como flameo, una vibración autoinducida que se genera cuando una superficie sustentadora se dobla bajo una carga aerodinámica.

Quizás el flameo se entienda mejor al rememorar una sensación que todos hemos experimentado alguna vez al conducir. Si sacamos la mano izquierda por la ventanilla cuando el coche está en marcha y la colocamos paralela al suelo cortaremos el aire, pero si giramos la muñeca unos grados elevando la zona del pulgar sentimos que una fuerza invisible tira hacia arriba de nuestro brazo. Si a continuación giramos la muñeca en sentido contrario el efecto será el inverso, la mano se siente atraída por el suelo. Este fenómeno es, precisamente, el flameo.

En el año 2000 se inauguró el Puente del Milenio, un puente colgante de acero para uso peatonal y que une Bankside con la City de Londres. Una vibración lateral inesperada y excesiva debido a una respuesta estructural resonante provocó su cierre dos días después de su apertura.

Después de muchas pruebas diagnósticas los expertos concluyeron que había sufrido una «excitación lateral sincrónica», en román paladino, el tablero se había mecido levemente al paso de los peatones, pero las oscilaciones aumentaban cuando los viandantes, amilanados, ajustaban su paso a los movimientos del puente. Esa maniobra 'correctora' no solo retroalimentaba el efecto, sino que lo intensificaba. El problema se solventó tras instalar una serie de amortiguadores adicionales a la estructura.

En condiciones normales cuando la carga se reduce la desviación se subyuga y se restaura la forma original de la estructura. En los casos más inofensivos puede existir un leve zumbido en la estructura, pero en los casos más violentos puede sufrir daños irreparables. Uno de los casos extremos más conocidos fue el del puente de Tacoma Narrows.

En el verano de 1940 se abrió al tráfico el puente de Tacoma Narrows, en el estado de Washington, convirtiéndose en el tercer puente colgante más largo del mundo, detrás del Golden Gate y del George Washington. Desde el primer momento la plataforma se movía verticalmente cuando había viento, por lo que los trabajadores no tardaron en apodarlo como 'Galloping Gertie'. A pesar de que se llevaron a cabo varias medidas de amortiguación el puente colapsó el mismo año de su inauguración, tras ser azotado por vientos de hasta 64 Km/h. A esa velocidad el puente dejó de oscilar de forma vertical y empezó a retorcerse transversalmente, como si fuese una toalla que se estaba secando.

Un enjambre de curiosos se acercó hasta allí para contemplar el espectáculo, entre ellos Barney Elliott, un fotógrafo local que grabó en video la secuencia de movimientos. En la película, que se puede contemplar a día de hoy por internet, se observan oscilaciones de una amplitud próxima a los siete metros y medio.

SOBRE EL AUTOR

Pedro Gargantilla

Pedro Gargantilla es médico internista del Hospital de El Escorial (Madrid) y autor de varios libros de divulgación.