El puente de Tacoma, el viento y la resonancia

Hay imágenes que forman parte de la memoria colectiva y recordamos haberlas visto en algún programa de televisión o en algún anuncio publicitario, sea como sea, si vemos el vídeo con la imagen posiblemente nos suene. Fue en 1999, en una clase de física, cuando asocié una imagen que había visto varias veces con un hecho bastante sorprendente, estábamos estudiando el movimiento ondulatorio y el fenómeno de la resonancia cuando el profesor nos contó la historia del puente de Tacoma y de su derrumbe.

El Puente de Tacoma Narrows era un puente colgante de 1600 metros de longitud que unía las dos orillas del estrecho del mismo nombre conectando la península de Kitsap y el continente en el estado de Washington, dando servicio a la ciudad de Tacoma.

A mediados de la década de los años 20, la Cámara de Comercio de Tacoma retomó un viejo proyecto de construcción de un puente que conectase la ciudad, a través de la carretera Washington State Route 16, con Gig Harbor. Tras arrancar la campaña para promover la construcción del puente, la Cámara de Comercio de Tacoma contrató unos estudios preliminares para estudiar la viabilidad del proyecto y, con tal fin, contó con los servicios de algunos de los ingenieros civiles más famosos de la época (como Joseph B. Strauss, que trabajó en el Golden Gate de San Francisco, y David B. Steinman, que trabajó en el puente del Estecho de Mackinac en Michigan). Steinman fue, originalmente, el ingeniero que tuvo más vinculación con el proyecto y realizó una propuesta preliminar en 1929 pero, dos años más tarde, fue despedido porque, a los ojos de la Cámara de Comercio, no era muy activo a la hora de apoyar la recaudación de fondos.

En 1937, el Gobierno Estatal asignó 5.000 dólares de presupuesto al proyecto y éste se reactivó pero esta partida presupuestaria no era suficiente y el modelo de negocio (cobrar un peaje) tampoco valía como para recuperar la inversión en un tiempo razonable. Desde el punto de vista estratégico, el puente era importante para la región porque ayudaría al transporte de personas y mercancías por la zona (en la que existía un astillero de la Marina de Estados Unidos y una base del ejército).

Clark Eldridge, un ingeniero civil de Washington, presentó un diseño de un puente convencional basado en conceptos probados y que, según sus cálculos, sería un puente muy robusto pero que, por contra, tenía un coste de 11 millones de dólares que se solicitarían al Gobierno Federal. Sin embargo, como su proyecto era muy caro, las autoridades federales recurrieron a un consultor externo para ver si podía recortar el proyecto.

Recurrieron a Leon Moisseiff, un ingeniero civil de Nueva York (diseñador del Golden Gate y del puente de Manhattan), que presentó un proyecto mucho más barato en el que se rebajaban algunas de las especificaciones. Moisseiff cambió vigas de 7,6 metros de espesor (que se incluían en el diseño de Eldridge y cuya misión era aportar rigidez al puente) por otras de 2,4 metros de espesor que lo harían más estético a los ojos del público. Recortando en las especificaciones, el proyecto de Moisseiff requería solamente 8 millones de dólares y se impuso a Eldridge obteniendo así la adjudicación de los 5 millones de dólares de fondos federales que se complementarían con 1,6 millones de dólares que se preveían recaudar en peajes y lo ya recaudado.

El puente se inauguró el 1 de julio de 1940 y, gracias a su longitud, se convirtió en el tercer mayor puente del mundo (por detrás del puente de Washington de Nueva York y el Golden Gate de San Francisco). Desde que se inauguró y se abrió al tráfico, los habitantes de la zona veían cómo el puente se deformaba y se ondulaba de un extremo a otro mientras los coches pasaban o porque, simplemente, soplase una pequeña brisa.

Que un puente de acero y hormigón oscilase no era nada normal y, desde luego, no era algo esperado por los constructores y promotores de la obra. Desde el punto de vista de la física, el puente experimentaba un movimiento ondulatorio que era provocado por las vibraciones de los vehículos que lo cruzaban y que, por un efecto de resonancia mecánica, el puente lo amplificaba. Galloping Gertie, que fue el nombre que recibió el puente, se convirtió en un fenómeno turístico de la zona apto, únicamente, para valientes que soportasen viajar en su coche, o cruzar el puente a pie, sintiendo el vaivén de una montaña rusa.

Los ingenieros responsables del proyecto aseguraron que el movimiento longitudinal no afectaba a la estructura del puente y éste siguió abierto al tráfico rodado (y a los más valientes); sin embargo esta predicción no tardaría mucho en venirse abajo (literalmente).

El 7 de noviembre de 1940 entró en escena un factor que no había sido tenido en cuenta en el diseño del puente. Comenzó a soplar un viento que impactaba de manera transversal en la estructura del puente, un viento de 68 kilómetros por hora que provocó una nueva resonancia en el puente (de orientación transversal) que hacía que éste se retorciese. El eje central del puente permanecía quieto y los dos lados de la carretera se retorcían sin parar por efecto del viento que soplaba (que era de intensidad media), en un fenómeno conocido como flameo aeroelástico. A las 11 de la mañana, después de todas las torsiones, el puente se vino abajo por completo, quedando únicamente en pie los pilares de éste.

¿Qué fue lo que falló? El puente de Tacoma se usa mucho como ejemplo de suma de errores en el campo de la ingeniería. Si los ingenieros del puente obviaron el efecto de la resonancia al pasar los coches sobre el puente, también obviaron lo que podía pasar con el viento, algo que se amplificó con la excesiva flexibilidad de los materiales utilizados (al recortar en la robustez de las vigas) que dejaron al puente a un tercio de la rigidez recomendada para este tipo de construcciones (que son tan dependientes del lugar en el que se emplacen). De hecho, por aquella época no se pensaba en que la aerodinámica también influía en estas construcciones y, desde entonces, construcciones a escala son sometidas a pruebas en túneles de viento y se añaden aberturas a los elementos de soporte para permitir el paso del viento.

Afortunadamente, la caída del puente de Tacoma no ocasionó víctimas humanas. Momentos antes del derrumbe, Leonard Coatsworth, un fotógrafo del periódico local, cruzaba el puente en su coche acompañado del perro de su hija, Tubby. Ante las oscilaciones, se bajó del coche y huyó pero el perro se quedó dentro del vehículo y aunque dos personas intentaron sacarlo de allí, el perro presa del miedo mordió a los que se acercaron que, al final salieron huyendo. Tubby murió dentro del coche cuando el puente se derrumbó y Coatsworth recibió una indemnización de 364,40 dólares.

Años más tarde otro puente, que aún se utiliza hoy en día, sustituye al primer puente de Tacoma y, tras la experiencia, apostaron por la robustez más que por la estética.