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Verano 2024 calor récord está creando problemas para la infraestructura de transporte, desde las carreteras hasta los ferrocarriles.
El puente de la Tercera Avenida de Nueva York, que se abre al tráfico de barcos en el río Harlem, fue atrapado por horas después de que su metal se expandiera con el calor y no pudiera cerrarse.Las carreteras se han combado en los días calurosos en varios estados, incluido Washington y Wisconsin.Amtrak advirtió a los pasajeros que se prepararan para problemas relacionados con el calor horas antes de un corte de un día entre Nueva York y Nueva Jersey;Los riesgos para las líneas eléctricas y rieles durante las altas temperaturas son un fuente creciente de retrasos para el sistema ferroviario.
No ayuda que el empeoramiento del calor esté afectando a Estados Unidos.sistema de infraestructura que ya está en problemas.
La Sociedad Estadounidense de Ingenieros Civiles otorgó a EE.UU.infraestructura una calificación general de C- en su último boletín de calificaciones de infraestructura nacional, publicado en 2021.Si bien ha habido algunas mejoras –alrededor de 7,5% de EE.UU.puentes estaban en malas condiciones, en comparación con más del 12% una década antes; muchos puentes están envejeciendo, lo que dificulta su mantenimiento.Cuarenta porciento del sistema vial se consideró en malas o mediocres condiciones, y Los costos de mantenimiento han aumentado sustancialmente..
El ritmo al que se deteriora un puente o una carretera depende no sólo de los materiales y métodos de construcción utilizados, sino también del clima durante la vida útil de la estructura.El calor extremo, en particular, afecta significativamente a la infraestructura de transporte.A medida que avanza el cambio climático, el Frecuencia e intensidad de las olas de calor. Se espera que aumenten, exacerbando estos problemas.
Dirijo el Laboratorio de Pruebas e Infraestructura Inteligente de la Universidad de Texas en Arlington, donde mi equipo trabaja en formas para monitorear mejor la salud estructural de la infraestructura.He aquí por qué la infraestructura tiene dificultades con el calor y cómo los ingenieros están innovando para ayudar a prolongar su vida útil.
Las carreteras pandeadas suponen un peligro para los conductores
Cuando se construye una carretera, se corta en segmentos para crear espacio para que el pavimento se expanda durante mucho calor o contraerse en el frío.Sin ese espacio, el pavimento puede combarse cuando el material de la carretera se calienta.El pandeo del pavimento de hormigón se ha convertido en un problema grave en varios estados.
El pavimento se vuelve vulnerable al pandeo por varias razones.El diseño de la carretera, los materiales con los que está hecha, el clima cuando se construyó y el tiempo durante su vida útil pueden afectar su vida útil, al igual que los daños a la carretera y las reparaciones inadecuadas.
Las temperaturas extremas y las fuertes precipitaciones pueden causar daños importantes a las carreteras y poner en peligro la integridad estructural de los sistemas ferroviarios.Además, el aumento del nivel del mar es aceleración de la erosión costera eso puede socavar carreteras y líneas ferroviarias.El deterioro del pavimento provoca retrasos en el tráfico y daños a los vehículos.Y, lo más grave, puede provocar accidentes de tráfico.
Los rieles calientes pueden expandirse y también combarse
La expansión ferroviaria es otra preocupación importante, especialmente con rieles soldados continuos como las líneas principales que utilizan los trenes.
Cuando las temperaturas aumentan, los rieles se expanden debido al calor.Esta expansión puede crear alta presión y tensión dentro del material del riel.Combinada con las fuerzas ejercidas por los trenes en movimiento, esta presión puede hacer que las vías se doblen hacia un lado y desalinearse.A veces se le conoce como “torcedura del sol.”
Los rieles pandeados son un grave peligro para la seguridad que puede provocar descarrilamientos.Esa es una de las razones Amtrak reduce su velocidad en condiciones de calor extremo, lo que a menudo provoca retrasos en los cronogramas.El Metro de Washington, D.C. reduce la velocidad de sus trenes a un mínimo máximo de 35 mph una vez que los rieles alcancen una temperatura de 135 grados Fahrenheit (57 grados Celsius).
Predecir estas tensiones térmicas puede resultar un desafío.Las mediciones de la temperatura del riel por sí solas no son suficientes, porque hay muchos factores desconocidos relacionados con la estructura de la vía y su movimiento.Esto dificulta pronosticar con precisión cuánto se expandirán o contraerán los rieles.
Los ingenieros pueden reducir el riesgo de expansión ferroviaria mediante el uso de materiales resistentes al calor, como acero hipereutectoide y acero ferroviario de martensita, ajustando el diseño de la vía y garantizando reparaciones oportunas.
Para evitar que las carreteras se pandeen, los ingenieros también cuentan con medidas de protección, como el uso de juntas aserradas de un solo corte rellenas con sellador para brindar flexibilidad y al mismo tiempo evitar la entrada de agua.También pueden implementar prácticas de hormigonado en climas fríos que eviten verter concreto durante bajas temperaturas o sobre bases frías, y pueden usar concreto más resistente y duradero.Realizar reparaciones oportunas cuando el pavimento se agrieta y se daña también puede ayudar a evitar el pandeo.
Mantener la infraestructura saludable
La salud de la infraestructura es similar a la salud humana:Si los médicos detectan problemas como tumores o cáncer sólo en las últimas etapas, a menudo ya es demasiado tarde.Al igual que los cuerpos humanos, la infraestructura debe mantenerse desde el principio para reducir los costos y aumentar el potencial de una rehabilitación eficaz.
Un área en la que trabaja mi departamento es métodos de evaluación no destructivos para monitorear la infraestructura sin causar daños ni requerir largos cierres de carreteras.
Utilizamos sistemas de escaneo móvil que son casi como máquinas de resonancia magnética portátiles para buscar debilidades o defectos en puentes, carreteras y pistas.También estamos desarrollando sensores avanzados que utilizan fenómenos de campos mecánicos y magnéticos para evaluar el estado de la infraestructura, y estamos utilizando inteligencia artificial para detectar problemas en los materiales.
La infraestructura enfrentará desafíos cada vez mayores a medida que el clima cambie y las carreteras, puentes y otras infraestructuras envejezcan.La gran cantidad de carreteras combadas y otros problemas este verano resaltan la necesidad urgente de una infraestructura resiliente para hacer frente al futuro.