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Por qué la Torre Eiffel crece en altura cada verano

El calor dilata la Torre Eiffel, cuya altura aumenta entre 12 y 15 centímetros durante la temporada más calurosa.

Por Federico de Isidro Gordejuela, Profesor adjunto de Construcciones Arquitectónicas, Universidad CEU San Pablo, España. 

El primer nombre de la que hoy conocemos como Torre Eiffel fue el de Tour de 300 mètres, y se recoge en el proyecto que los ingenieros Koechlin y Nougier presentaron a Gustave Eiffel, constructor del monumento. Ese nombre ya anticipaba la voluntad de realizar una construcción sobresaliente, un reto tecnológico que establecería un récord de altura. Lo llamativo es que en estos momentos, en pleno verano, la Torre Eiffel, como cada año, crece.

Una estructura de hierro sumamente ligera

Después de un retoque estético del arquitecto Sauvestre, la Torre Eiffel se levantó en la exposición universal de 1889 para conmemorar el centenario de la Revolución francesa.

Eiffel eligió el hierro pudelado para su construcción, un material que conocía bien y había utilizado en obras anteriores con buenos resultados. Se trata de un material siderúrgico de alta capacidad mecánica, que permitiría erigir una torre de gran tamaño y muy ligera, segura ante acciones horizontales de viento y con un peso propio limitado.

La Torre Eiffel debía ser un lugar privilegiado de observación y un soporte para la radiodifusión. Su peso actual, unas 7 300 toneladas, es próximo al del peso del aire del paralelepípedo que la contiene (unas 6 300 toneladas), cosa que da idea de su ligereza.

La torre es una gigantesca estructura triangulada en celosía, como el viaducto del Garabit (de la oficina de Eiffel) o el puente sobre el Forth, también de la misma época.

Todas ellas experimentan crecimientos cuando aumenta la temperatura del material. Y, a diferencia de los puentes, de comportamiento más complejo, la torre Eiffel experimenta crecimientos y decrecimientos fundamentalmente verticales, debidos a cambios en la temperatura. A este fenómeno lo conocemos como dilatación térmica.

¿A qué se debe la dilatación? ¿Es igual en todos los materiales?

Sabemos que la mayoría de los sólidos crece cuando aumenta la temperatura y decrece cuando baja. Esto es debido a que el aumento de la temperatura origina una mayor agitación en los átomos, que conlleva un aumento de la distancia media de separación entre ellos. Dependiendo de la naturaleza del enlace, distintas familias de sólidos experimentan un mayor o menor crecimiento, que caracterizamos con sumo cuidado. Así, las cerámicas y los vidrios, con enlaces más fuertes, dilatan menos que los metálicos y estos, a su vez, menos que los polímeros.

Entonces, ¿cómo podemos estimar la magnitud del movimiento en un sólido? Cuando los elementos son de tipo lineal –como ocurre en las obras públicas y de arquitectura en las que es fácil encontrar vigas, soportes o barras– el movimiento es proporcional a tres parámetros: la longitud de la barra, el aumento o disminución de su temperatura y el coeficiente de dilatación lineal del material utilizado.

El espesor de un cabello

Muchos materiales cerámicos suelen tener coeficientes de dilatación que oscilan entre 0,5x10?? y 1,5x10?? (?)?¹, mientras que los metales estarían comprendidos entre 5x10?? y 30x10?? (?)?¹, y los polímetros entre 50x10?? y 300x10?? (?)?¹. Este extraño número indicaría el crecimiento que experimenta una barra de longitud unidad cuando la temperatura asciende un grado centígrado.

Así, los materiales más dilatables son los polímeros, que se dilatan unas diez veces más que los metales, y estos diez veces más que los cerámicos.

Cuando decimos que el hierro pudelado que conforma la Torre Eiffel, o los aceros, tienen un coeficiente próximo a 12x10?? (?)?¹, significa que una barra de hierro de un metro de longitud experimenta un crecimiento de 12x10?? metros cuando aumenta la temperatura un grado. Es decir, apenas una docena de micras, una longitud menor que el espesor de un cabello.

Entonces, ¿produce el calor algún efecto perceptible en las obras públicas? Sí, si tenemos en cuenta que hay otros dos parámetros a considerar: la longitud del elemento y la horquilla de temperaturas que consideremos entre las que se encuentra.

La horquilla de temperaturas también debe ser analizada, y conviene hacerlo históricamente, aun cuando en el futuro se puedan superar las temperaturas mínimas y máximas registradas. En París se ha registrado desde hace más de dos siglos, con mínimas invernales por debajo de -20 ?C y máximas en verano de unos 40 ?C. Además, deberíamos tener en cuenta el efecto de la radiación, y sabemos bien que los materiales metálicos pueden encontrarse a temperaturas superiores bajo el sol, que pueden superar los 60 ?C o 70 ?C.

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