Las consecuencias del ataque al World Trade Center
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Investigación & Temas Ecológicos

Las consecuencias del ataque al World Trade Center

Por John Nicholson

Expertos ingenieros estudian lo acaecido en el World Trade Center, buscando causas del colapso de los edificios.

El 11 de septiembre, las Torres Gemelas del World Trade Center se mantuvieron erguidas durante casi una hora después que dos aviones de línea secuestrados se incrustaran en las mismas, vomitando sobre varios pisos miles de galones de combustible de aviación encendido. Las 244 columnas de acero de las torres de 109 pisos, los edificios más altos de Nueva York, permanecieron incólumes mientras el humo traspasaba las paredes destrozadas y un infierno bramaba en su interior. En la mayoría de los pisos, las columnas de acero todavía conformaban el exterior de las torres.

A las 9:50 hs., sin embargo, la torre sur, de 415 metros (1.362 pies) de altura, colapsaba en una trágica exhibición de terror. Alrededor de una hora más tarde caía la torre norte, con 417 metros (1.368 pies) de altura.

¿Qué era lo que finalmente había reducido a las torres, que habían sobrevivido en 1993 a la explosión de una bomba terrorista en un estacionamiento subterráneo, a una pila de acero y concreto de alrededor de 11 pisos de altura?

Numerosos ingenieros, incluyendo expertos en construcciones de la NFPA, consideran que el correcto diseño de las torres podría haber resistido el choque de una única aeronave de gran tamaño en cada una de ellas. Sin embargo, una vez encendidos los 91.000 litros (24.000 galones) de combustible de aviación de cada Boeing 767 , el colapso de las torres era sólo cuestión de tiempo.

"Debería determinarse la pérdida de sustento estructural que resultó de la combinación del impacto inicial del avión más el calor del incendio provocado, y que finalmente causó el colapso", dice Robert E. Solomon, ingeniero en jefe en protección contra incendios de edificios. "El calor generado por el incendio del combustible de las aeronaves, que se estima alcanzó temperaturas de 1.093ºC (2.000ºF), se encuentra muy por encima de las temperaturas que logran reducir la resistencia estructural de las vigas de acero, utilizadas para sustentar los pisos de placas de concreto."

"Como ingeniero", dice, Bonnie Manley, ingeniero estructural de la NFPA, "me sentí agradecido al ver que los edificios seguían en pié. Pero sabía que esto no significaba que no existieran posibilidades ciertas de que colapsaran. Un piso colapsó y luego otro, y otro, en lo que se denomina "efecto dominó", cayendo cada piso sobre el siguiente."

Para maximizar el aprovechamiento del espacio interno de los edificios, las torres habían sido diseñadas de modo que no presentaran columnas en su interior. La estructura se sustentaba con un núcleo central de columnas de acero y un encadenado de acero tubular. El impacto de los aviones, y la explosión y el calor de los incendios resultantes, debilitaron las vigas de acero hasta que éstas no pudieron soportar por más tiempo el peso sustentado. A medida que un piso caía sobre otro, las estructuras colapsaron hacia su interior, minimizando el riesgo en el área circundante. "La torre cayó hacia abajo, y su diseño ayudó a evitar daños en los edificios circundantes", dice Manley.

Sistema de rociadores desbordado
En un incendio convencional, el sistema de rociadores de las torres hubiese resultado suficiente para controlar el fuego, pero el incendio no convencional que siguió a los impactos, desbordó al sistema de rociadores.

"En un escenario de oficina normal, es bastante poco el material que puede alimentar un incendio, pero al agregarse combustible de aviación, se creó un fuego de una dimensión muy superior y mucho más caliente que el que puede enfrentar un sistema normal", señala Manley.

Como resultado, el agua nunca resultó suficiente para apagar el fuego.

Según David Hague, ingeniero senior en protección contra incendios de la NFPA, es probable que los impactos iniciales hayan provocado fallas en el funcionamiento de los sistemas de rociadores y las columnas de agua de los pisos donde ocurrió el incendio. Pueden haber desplazado los revestimientos de protección térmica del acero estructural, dejando el acero expuesto a temperaturas de 871ºC (1.600ºF) y aún mayores.

"Aún cuando el sistema de protección contra incendios hubiese permanecido intacto, es poco probable que hubiese descargado suficiente agua como para proteger al acero".

"Podemos diseñar sistemas que soporten la carga de fuego que representa esta cantidad de combustible de aviación, y de hecho se realiza constantemente, para la protección de hangares", señala Hague. "Sin embargo, se trataría de un sistema agua-espuma, que no es de aplicación para edificios de este tipo. El agua posee algún efecto sobre el combustible de aviación, pero no resulta tan efectiva como un sistema agua-espuma." Hague agrega que no recomendaría un sistema agua-espuma para este tipo de ocupaciones, para prepararlas ante la posibilidad de impacto de una aeronave. "Resultaría mejor invertir el dinero en seguridad patrimonial", dice.

Seguras por diseño
Inauguradas en 1973, luego de cinco años de construcción, las torres incluían 929.003 metros cuadrados (10 millones de piés cuadrados) de superficie destinadas a oficinas. Eran propiedad de la Autoridad Portuaria de Nueva York y Nueva Jersey, y habían sido diseñadas por la firma Minoru Yamasaki Associates Inc., radicada en Michigan, y Emery Roth e Hijos, de Nueva York.

Habitualmente, al diseñar un edificio, los ingenieros calculan las cargas y fuerzas que éste deberá soportar a lo largo de su vida. Típicamente, éstas incluyen los efectos de huracanes, impactos, vientos, inundaciones, terremotos y, en edificios de altura, el impacto de aviones.

El World Trade Center fue diseñado para soportar gran cantidad de carga, y aún el impacto directo de un Boeing 707, que era el avión más moderno existente al momento del diseño de las torres. En el diseño, se tuvo en cuenta la posibilidad de impacto de un avión de gran tamaño y el fuego resultante del incendio de su combustible, debido a las lecciones aprendidas 56 años antes, cuando un avión B-25 del ejército chocara contra el edificio Empire State en un día de densa niebla. Catorce personas murieron y el daño provocado al edificio, que fuera golpeado entre los pisos 79 y 80, alcanzó el millón de dólares. La integridad estructural del edificio no fue afectada. Según Manley, los diseñadores de las torres tomaron en cuenta todo tipo de posibilidades extremas al dibujar los planos del World Trade Center, hace más de 30 años. Sin embargo, "cuando los edificios fueron diseñados, no había forma de imaginar que alguna vez ocurriría este colapso".

El diseño de las torres había sido descripto por la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles como "una serie de columnas de gran capacidad de porte dispuestas exteriormente con una separación de 91 cm (3 pies) entre columnas contiguas, y unidas en cada piso por una viga horizontal profunda, creando una resistente trama de caños cuadrados alrededor de cada torre." La estructura del edificio incluía placas especiales intercaladas, para reducir las tensiones que podrían provocar los vientos de hasta 322 km/h (200 millas/h).

Las paredes de las torres gemelas, diseñadas por una empresa de ingeniería de Seattle, Worthington, Skilling, Helle, and Robertson, cuentan con las paredes de mayor resistencia a las cargas de todo el mundo y con tubos colgantes verticales de acero. Las columnas exteriores eran cajas huecas con una sección de 35 cm2 (pulg2), espaciadas 99 cm (39 pulgadas) entre sus centros. En cada piso se soldaban antepechos a las columnas, creando armazones enormes. Esto ofrecía a las torres, que medían 63 m x 63 m(208 pies x 208 pies) cada una, un interior libre de columnas entre las paredes externas, y un núcleo de 24 m x 42 m (79 pies x 139 pies). El núcleo que rodeaba los 99 ascensores de cada edificio, constituía también un reticulado de acero cubierto de concreto, que conectaba las columnas interiores con el exterior. Las escaleras de los edificios habían sido diseñadas para permitir una evacuación total en una hora, según los informes publicados. Cada torre poseía además cinco niveles subterráneos para estacionamiento.

La presencia de sistemas redundantes formaba también parte del diseño. En los edificios, esta superabundancia ofrecía múltiples patrones de carga, para disipar la gravedad y las cargas ambientales.

"Si se rompe un eslabón de una cadena, la cadena deja de funcionar. Sin embargo, si existe superabundancia de cadenas, existirán muchas otras cadenas capaces de recoger y compartir la carga soportada anteriormente por la cadena en cuestión", dice Manley.

Estos dispositivos de seguridad redundantes hacen más lento el eventual colapso de los edificios, ofreciendo a los ocupantes mayor tiempo para evacuar, y salvando muchas vidas. Sin embargo, los sistemas redundantes fueron desbordados, al igual que lo fueran los sistemas de supresión de incendios.

"Lo ocurrido fue algo completamente inesperado, y esta situación extrema desbordó los sistemas," dice Manley.

¿Y ahora qué?
¿Tendrán en cuenta las nuevas normas y códigos de edificación los eventos ocurridos luego del ataque al World Trade Center? Los expertos de la NFPA que trabajan en el desarrollo del Código NFPA 5000, Código de Edificación™, no creen que el nuevo código tenga en cuenta el incidente, aunque sin duda aumentará el sentido de conciencia dentro de la comunidad de la construcción de que pueden suceder hechos como éste.

Luego del bombardeo del Edificio Federal Alfred P. Murrah en la ciudad de Oklahoma en 1995, se desarrolló una importante discusión acerca de qué resultaba necesario para destruir un edificio. Pero finalmente la discusión cesó cuando los expertos se dieron cuenta de que los terroristas podrían superar rápidamente cualquier norma propuesta. "Se decidió no definir qué es lo que debe resistir un edificio ante un ataque terrorista", dice Manley.

Las normas como las de ingeniería en explosivos no son específicas. No se puede definir una carga porque alguna vez haya ocurrido, alguien encontrará la forma de superarla", dice Manley.

¿ Un ingeniero puede diseñar edificios resistentes al terrorismo? Puede que sí, pero probablemente parecerían fortalezas y posiblemente la gente no los usaría o sería incapaz de pagarlos.

La opción que queda es aumentar la seguridad patrimonial del edificio. Entre los métodos que utilizan los ingenieros para aumentar la seguridad del edificio se encuentran el refuerzo del marco estructural y los perímetros, las cortinas de Kevlar, los vidrios a prueba de balas, un menor número de ventanas y entradas más seguras. Los diseños pueden también eliminar o restringir el acceso y estacionamiento de vehículos. Sin duda, todas estas opciones se tendrán en cuenta para el futuro diseño de edificios públicos, y particularmente para los edificios de altura.

Es demasiado pronto para saber de qué modo las lecciones aprendidas tan tristemente en el ataque al World Trade Center provocarán cambios en distintos niveles, algunos de los cuales todavía no pueden preverse aún.

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