Nuevo laboratorio para simular huracanes de 200 mph en la búsqueda de hacer casas resistentes a las tormentas

Cuando la Universidad Internacional de Florida enciende el «Muro de viento» dentro de su hangar de aviones convertido en laboratorio de ingeniería, los 12 enormes ventiladores recrean la fuerza de un gran huracán. En cuestión de segundos, las paredes y el techo de su objetivo, un modelo de casa del tamaño de un cobertizo, pueden ser arrancados y arrojados a un campo cubierto de redes.

Esa prueba, y otras, les dicen a los ingenieros del Instituto de Eventos Extremos de la universidad cómo diseñar y construir estructuras que resistirán los vientos de 157 millas por hora que vienen con una tormenta de Categoría 5 de primera categoría. Pero ahora, cuando el cambio climático amenaza con empeorar las tormentas, los científicos planean construir un nuevo laboratorio de huracanes para probar lo que algunos llaman extraoficialmente Cat 6.

“Quiero ver investigaciones y pruebas en el rango de 170, 190 mph. Gran parte de la investigación se basa en velocidades de viento más bajas, pero necesito cambiar a velocidades de viento extremas porque ahí es donde va la naturaleza”, dice Richard Olson, director del instituto. «¿Quién quiere estar explicando en 20 años, ‘Ya, sabía que esto vendría pero no hicimos nada al respecto'».

Dos tormentas recientes demuestran su punto: el huracán Patricia azotó México en 2015 después de alcanzar vientos de 215 mph, y el huracán Dorian se estrelló contra las Bahamas en 2023 con vientos de 185 mph.

Con una subvención de $12,8 millones de la Fundación Nacional de Ciencias (NSF), la universidad planea diseñar un laboratorio donde se puedan probar vientos poderosos de 200 mph y agregar equipos que puedan inundar casas modelo de tamaño real con marejadas ciclónicas de 20 pies.

“Tendremos una instalación que pueda simular ese rango. Le dará a EE. UU. y al mundo una nueva capacidad”, dice Arindam Gan Chowdhury, ingeniero civil de FIU e investigador principal del proyecto.

Mejores pruebas podrían salvar más hogares

Este año, los meteorólogos pronostican una temporada de huracanes superior a la media por tercer año consecutivo. Solo un día después del inicio oficial de la temporada el 1 de junio, el sur de Florida se inundó con más de un pie de lluvia de lo que eventualmente se convertiría en la tormenta tropical Alex. La temporada de huracanes del año pasado fue la tercera más activa registrada, después de 2023, la más activa.

La ciencia detrás de cómo el cambio climático afectará a los huracanes es cada vez más clara. Un informe publicado en agosto por el Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC) encontró que el aumento de las temperaturas hará que los huracanes sean más lentos, más lluviosos y más propensos a intensificarse rápidamente, cuando una tormenta aumenta la velocidad del viento en 35 mph en solo 24 horas.

En la escala Saffir-Simpson, la Categoría 5, la más alta, no tiene límite superior. Los científicos no están de acuerdo sobre la creación de una Categoría 6; algunos piensan que otra clasificación podría centrar demasiado la atención en el viento, cuando el 90 por ciento de las muertes por huracanes en los Estados Unidos son el resultado de marejadas ciclónicas e inundaciones, que amenazan a unos 24 millones de personas.

El laboratorio Wall of Wind de FIU, construido en 2012, fue en respuesta al huracán Andrew, la categoría 5 catastrófica que azotó el sur de Florida en 1992 y causó $25 mil millones en daños. La recuperación fue larga y dolorosa; Los códigos de construcción de Florida para huracanes, actualizados después de Andrew, siguen siendo los más estrictos del país en la actualidad, según el Instituto de Seguros para la Seguridad Comercial y del Hogar.

Desde entonces, los ingenieros de FIU han seguido avanzando en la ciencia de la protección de estructuras. Han aprendido cómo las pequeñas modificaciones pueden ayudar a fortalecer los hogares contra los vientos feroces. Los clavos de vástago anillado dentados, por ejemplo, se sostienen más fuerte que los clavos lisos; los techos de cuatro lados tienen más probabilidades de permanecer; y las correas metálicas para huracanes ayudan a mantener los techos adheridos a las paredes.

La instalación es la más grande de su tipo en los EE. UU. que puede probar vientos de categoría 5. Para generar tales velocidades, se requieren ventiladores de seis pies de ancho y 15,000 libras cada uno, el peso de dos camiones.

Incluso soplando a solo 60 mph, el rugido de los ventiladores es tan fuerte que las conversaciones deben gritarse. Durante una prueba de mayo financiada por la División de Manejo de Emergencias de Florida, los ingenieros instalaron un modelo de plástico de dos pies de una casa móvil frente a los ventiladores para investigar dónde el viento ejerce la mayor presión sobre las casas prefabricadas. El viento soplaba sobre un suelo cubierto de láminas metálicas y bloques que simulaban edificios y árboles y creaban turbulencias. Mientras el modelo giraba sobre un disco en el medio de la habitación, una maraña de cables negros en el interior medía cuánta presión se ejercía sobre las paredes, el techo y las esquinas.

Desde un tráiler justo afuera de la entrada de las instalaciones, el gerente del laboratorio, Walter Conklin, ejecutó el experimento con una transmisión en vivo. “Cuando estamos a 157 mph, todo tiembla [in the trailer]. Lo sientes”, dijo. Para producir 200 mph en las nuevas instalaciones, dice que necesitarán el doble de electricidad.

Por ahora, la nueva instalación de FIU se llamará NICHE, afortunadamente abreviatura de Infraestructura Nacional de Pruebas a Gran Escala para el Fortalecimiento de la Comunidad en Eventos Extremos de Viento, Marejada y Oleaje. Tendrá 40 pies de altura, dice Chowdhury, el doble de la altura de la casa del Muro del Viento, para probar edificios de dos pisos.

“Sabremos qué sobrevive y qué no sobrevive”, dice Chowdhury. “Piense en estar en el año 2050, y las pruebas de esta instalación nos han dicho que ‘a 200 mph, este tipo de estructuras pueden resistir esos vientos, pero estos no’, y un pronóstico de tormenta está incluso cerca de ese nivel de viento, entonces sabremos qué funciona”.

Otras ocho universidades y una empresa privada están colaborando con FIU en el prototipo. NICHE combinará observaciones en persona en sitios de desastre, simulaciones por computadora y experimentos como los de FIU para mejorar la comprensión de cómo diseñar edificios.

“Tener una instalación como la de FIU que puede probar una estructura a gran escala y cómo resiste el agua y el viento, eso puede salvar vidas”, dice David Merrick, director del Programa de Manejo de Emergencias y Seguridad Nacional de la Universidad Estatal de Florida en Tallahassee.

También es probable que redefina los estándares sobre cómo construir casas a prueba de huracanes.

(Obtenga más información sobre cómo los científicos predicen las marejadas ciclónicas).

Hogares más fuertes para tormentas más fuertes

“En algún momento, habrá una mayor necesidad de innovación y un cambio radical en la forma en que construimos”, dice el ingeniero civil de FIU, Ioannis Zisis, por correo electrónico.

“Radical”, reconoce, suena extremo pero no significa que todos en el sur de Florida necesiten construir un búnker. Describe paredes reforzadas con hormigón, techos de hormigón y cubiertas que protegen las ventanas de los escombros que vuelan.

Pero convertir esa ciencia en mejoras para el hogar en el terreno será otro desafío, dice Tracy Kijewski-Correa, ingeniera estructural de la Universidad de Notre Dame e investigadora codirectora de NICHE.

Incluso con la amenaza de tormentas como los huracanes Patricia y Dorian, cientos de miles de personas se han mudado a zonas de huracanes a lo largo de las costas del este y del golfo en la última década. Florida, en particular, ha experimentado un auge reciente en el crecimiento de la población, según datos del censo de EE. UU.

En un estudio publicado en 2023, Kijewski-Correa descubrió que incluso aquellos residentes costeros que consideran que el cambio climático es una amenaza creciente es poco probable que piensen que una tormenta destruirá su hogar.

Kijewski-Correa quiere que las comunidades propensas a los huracanes se muevan más rápido para actualizar sus casas, adoptando medidas basadas en el mercado, como incentivos fiscales para alentar a los residentes a realizar mejoras en sus hogares que les salven la vida.

En el mejor de los casos, dice, los códigos de construcción ayudan a las personas a sobrevivir a las tormentas, pero las casas aún enfrentan daños estructurales costosos. Implementar mejores actualizaciones puede ayudar a salvar vidas y medios de subsistencia.

“Si no queremos estas pérdidas en un clima cambiante, tenemos que dejar de conformarnos con la supervivencia”, dice ella.