Estructuras en tecnología: tipos, funciones y fallos más comunes

Cuando pensamos en tecnología solemos imaginar teléfonos móviles, ordenadores o aplicaciones. Sin embargo, una de las áreas más antiguas y fundamentales de la tecnología son las estructuras. Desde los puentes que cruzamos a diario hasta los rascacielos, los estadios o incluso los arcos de una iglesia, las estructuras son la base del mundo construido.

En este artículo vamos a profundizar en tres grandes cuestiones:

1. Qué es una estructura y qué condiciones debe cumplir.

2. Cuáles son los principales tipos de estructuras que existen en construcción y tecnología.

3. Qué ocurre cuando una estructura falla y cuáles son las causas más habituales de esos fallos.

El objetivo es entender mejor cómo funciona lo que nos rodea y ser más conscientes de la importancia de un buen diseño y de la conservación de los materiales.

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¿Qué es una estructura?

Podemos definir una estructura como un elemento o conjunto de elementos que se unen con el objetivo de soportar cargas, fuerzas y tensiones. Su función principal es resistir, ser estable y no deformarse.

Esto significa que:

• No puede colapsar, es decir, no puede caerse ni derrumbarse.

• No puede moverse de manera indeseada.

• No puede romperse ni dividirse en partes.

• Debe mantener su forma y tamaño aunque actúen sobre ella fuerzas externas como el viento, la lluvia o el peso de los objetos que soporta.

En resumen, una buena estructura debe ser resistente, estable y duradera.

Tipos principales de estructuras

Aunque existen muchas clasificaciones, podemos agrupar las estructuras más importantes en cinco grandes tipos.

1. Estructuras macizas o de masa

Son aquellas que se caracterizan por tener un gran grosor y estar rellenas en su interior. Se construyen con muchísima cantidad de material.

Ejemplos:

• Las pirámides de Egipto.

• Torres y castillos medievales.

• Antiguos templos de piedra.

Ventaja: son muy resistentes.

Inconveniente: requieren enormes cantidades de material y no son prácticas en la construcción moderna.

2. Estructuras entramadas o reticulares

Son las más habituales en la arquitectura actual. En lugar de paredes macizas, se utilizan pilares, vigas y forjados que forman un entramado de cuadrados o rectángulos.

Ejemplos:

• La mayoría de los edificios de viviendas.

• Rascacielos modernos.

• Fábricas y naves industriales.

Ventaja: se usa mucho menos material que en las macizas y resultan más ligeras y económicas.

3. Estructuras trianguladas

Su forma se basa en triángulos, ya que esta figura geométrica es la más estable y difícil de deformar.

Ejemplos:

• La Torre Eiffel.

• Torres de extracción de petróleo.

• Grúas de obra.

Ventaja: soportan grandes cargas con poco material.

Inconveniente: requieren precisión en los cálculos y en la unión de los elementos.

4. Estructuras colgantes o suspendidas

En este caso, la base no está en el suelo, sino que los elementos se sujetan mediante cables, tirantes o tensores.

Ejemplos:

• Puentes colgantes.

• Estanterías o plataformas suspendidas.

• Algunas cubiertas de estadios.

Ventaja: permiten salvar grandes distancias sin necesidad de apoyos intermedios.

Inconveniente: dependen mucho de la resistencia de los cables y de un mantenimiento constante.

5. Estructuras abovedadas

Se basan en la forma de arcos, bóvedas o cúpulas. Reparten las cargas hacia los lados y los cimientos.

Ejemplos:

• Iglesias góticas y renacentistas.

• Cúpulas como la de San Pedro en Roma.

• Puentes de piedra antiguos.

Ventaja: gran belleza estética y buena distribución de cargas.

Inconveniente: construcción más compleja y costosa.

¿Qué pasa cuando una estructura falla?

Un fallo estructural significa que la estructura no puede cumplir su función de resistir cargas y tensiones. Puede provocar desde pequeñas grietas hasta el derrumbe total.

Las causas más comunes son tres:

1. Fatiga del material

Con el tiempo, los materiales pierden sus propiedades. La madera puede pudrirse, el hormigón agrietarse y el metal perder resistencia. La repetición continua de cargas (como el tráfico en un puente) también desgasta los materiales.

2. Corrosión u oxidación

El paso del tiempo y los agentes externos (lluvia, viento, cambios de temperatura, humedad o contaminación) alteran los materiales. El acero se oxida, la madera se hincha, el hormigón se degrada.

3. Diseño incorrecto

Antes de construir cualquier obra, es fundamental un buen cálculo y diseño. Si los planos son erróneos, si se subestima la carga que debe soportar, o si no se tienen en cuenta factores como los terremotos o el viento, el riesgo de fallo aumenta.

Ejemplo histórico: el colapso del puente Tacoma Narrows en EE. UU. (1940), debido a problemas de diseño relacionados con el viento.

Conclusión

Las estructuras forman parte esencial de nuestra vida cotidiana. Gracias a ellas podemos tener casas, puentes, torres, estadios o templos que han sobrevivido durante siglos.

Hemos visto que:

• Una estructura es un conjunto de elementos que deben resistir cargas y tensiones.

• Existen cinco tipos principales: macizas, entramadas, trianguladas, colgantes y abovedadas.

• Los fallos estructurales se deben sobre todo a la fatiga del material, la corrosión o un diseño incorrecto.

Entender estos conceptos no solo es útil en el ámbito de la ingeniería o la arquitectura, sino también para valorar el mundo que nos rodea y aprender a cuidarlo.