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Una simulación informática desvela el impacto sobre una de las Torres Gemelas

Una simulación informática desarrollada por investigadores de la Universidad de Purdue ha podido describir lo que ocurrió realmente como consecuencia del impacto del avión que se estrelló contra la primera torre del World Trade Center el 11 de septiembre de 2001. Un total de 47 columnas estructurales fueron destruidas por el impacto, la mayoría en los pisos 94, 95 y 96. La investigación señala sin embargo que el fuego provocado por el incendio del combustible del avión fue probablemente la causa de su derrumbe. El programa informático ha aplicado principios físicos para emular cómo una masa de combustible y cargamento impacta sobre una estructura, lo que ayudará a los arquitectos a diseñar en el futuro edificios más seguros. Por Vanessa Marsh.

Una simulación informática desvela el impacto sobre una de las Torres Gemelas

Un equipo de investigadores de la universidad norteamericana de Purdue ha creado una simulación informática que utiliza principios científicos para estudiar qué ocurrió exactamente cuando dos aviones se estrellaron contra el World Trade Center de Nueva York hace ahora cinco años.

La simulación se ha utilizado para determinar qué partes del edificio quedaron afectadas por el impacto, cómo respondieron las torres y por qué se derrumbaron como consecuencia del fuego producido por la combustión del combustible del avión, explicó el profesor Mete Sozen del Purdue’s School of Civil Engineering en un comunicado de dicha universidad.

Para la primera simulación han sido necesarias 80 horas de trabajo de un ordenador de alto rendimiento que contiene 16 procesadores. Con este ordenador ha podido describirse cómo el avión atravesó varios pisos de la estructura en medio segundo. Un trabajo de combinación de detalles ha permitido terminar esta primera parte de la simulación que representa lo que ocurrió a la estructura de la primera Torre durante el impacto inicial.

En los próximos meses, el equipo investigará cómo reaccionaron las estructuras al calor extremo de las llamas, que llevaron al colapso de ambos edificios. Asimismo, afinarán la representación visual de la simulación, afirmó Cristoph M. Hoffman, profesor de ciencia computacional y co-director del Computing Research Institute at Purdue.

Columnas afectadas y derrumbe

La simulación ha desvelado el número de columnas destruidas en el centro del edificio: un total de 47 que formaban la estructura principal de mantenimiento de la torre. Por ejemplo, en el piso 94, 11 columnas, en el 95, 10 columnas y en el 96, nueve columnas. Sozen señala que cuando un edificio pierde cerca del 25% de sus columnas en un nivel determinado corre un grave peligro de derrumbarse.

Para sacar este tipo de conclusiones, los científicos han empleado modelos matemáticos que representan al Boeing 767 y al edificio. La simulación permite “mirar” en el interior de éste para ver que le pasó realmente a su estructura.

Y aunque no es la primera que se realiza, Sozen opina que sí es la más realista desde el punto de vista científico. Los investigadores han invertido mucho tiempo en recopilar los detalles acerca de las propiedades mecánicas de las columnas y del avión, así como han aprovechado los esfuerzos previos realizados para otras simulaciones.

Los componentes informáticos del trabajo ayudarán a los ingenieros a comprender mejor situaciones y fenómenos que desde el punto de vista de otros métodos de estudio no son tan accesibles. Asimismo, el conocimiento más amplio de lo que realmente ocurrió servirá para desarrollar nuevas aplicaciones para el diseño de edificios más seguros, señalan los expertos.

Potencia de 128 PC

La informática resulta esencial para esta investigación, afirma Hoffman. Los científicos han utilizado un sistema de IBM denominado “nano-regata”, cuya potencia sería el equivalente al de la combinación de la capacidad de 128 ordenadores personales.

El modelo fue creado a partir de otro que gran parte del mismo grupo de investigación actual creó para realizar en 2002 una simulación similar del ataque del 11 de septiembre contra el edificio del Pentágono, sede del departamento de defensa de los Estados Unidos. De la primera fase investigación informamos en un anterior artículo. La segunda fase profundiza en detalles los resultados de la priemera.

Como resultado de la investigación llevada a cabo sobre el ataque a dicho edificio, los investigadores comprendieron mejor lo que sucede cuando una gran masa de líquido “embutido” en una aeronave colisiona con un objeto sólido a mucha velocidad. Los científicos creen que gran parte de los daños estructurales sufridos tanto por las torres como por el Pentágono fueron causados por el líquido que llevaban los aviones, en especial por el combustible.

El daño que pudieran ocasionar por sí solos el fuselaje, la maquinaria y otras partes de los aviones no sería tan grande como el ocasionado por los líquidos. De hecho, el perjuicio total ocasionado por la masa total de los vehículos es mínimo comparado con el que originó el combustible.

Miles de elementos

La simulación representa al avión y su masa como un engranaje de cientos de miles de elementos finitos o pequeñas partes, cada una de ellas con sus características físicas específicas. Como en la simulación previa del ataque al Pentágono, el programa informático empleado aplica principios de la física para emular cómo una masa de combustible y cargamento impacta con un edificio.

Se trata de realidad virtual, señaló Sozen, que sirve para reducir el edificio a una representación matemática, al igual que al avión, lo que aclara en detalle lo sucedido.

Para comprobar la exactitud de la simulación, se usó un simulador de impacto con el que se dispararon botes de líquido de 0,22 kilogramos a gran velocidad contra acero y objetivos concretos en un laboratorio. Estos datos permitieron a los investigadores mejorar y validar el modelo teórico de la simulación.

Así, crearon un modelo matemático de dichos botes y su contenido líquido de la misma manera que crearon el modelo del avión, y luego probaron con ellos las hipótesis, comprobando sus resultados con el modelo utilizado en el estudio.

Vanessa Marsh

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