La ingeniería que esconden los castillos de arena: arquitectura y ciencia a pie de playa

Llega septiembre y se desmorona el verano como quien destroza un castillo de arena al estilo de Paqui Peña. Con rabia, eso seguro. Aunque hay castillos y castillos. Los días de playa y este pasatiempo o juego suelen ir de la mano, más aún si hay niños de por medio. ¿Quién no tiene recuerdos de esa ansia inocente de querer hacer el castillo más grande y bonito y acabar involucrando a media familia en la tarea?

Sin embargo, hacer edificaciones de arena puede ser mucho más que un rato de risas: el arte de dar forma a estas construcciones es, como poco, minucioso y concentrado. Es probable que alguna vez las hayas visto a pie de playa (que no de orilla), y si todavía sigues preguntándote cómo puede ser que se sostengan, qué tipo de magia utilizan las personas que los realizan, debes saber que la respuesta es bastante natural, aunque aplicándole algo de matemáticas.

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Carmen Macías

"Construir un castillo de arena se reduce a la combinación correcta de tres ingredientes: la arena proporciona la estructura, pero es el agua entre los granos de arena la que proporciona la fuerza, en este caso, la succión, que mantiene unida la arena. Y sin la cantidad adecuada de aire, el agua simplemente separaría los granos de arena", señala José Scalia en 'Scientific American'.

Un auténtico arte

Se trata de una técnica milenaria vinculada a rituales en pueblos de todo el mundo, claro que no existen evidencias físicas de este legado cultural, no solo porque naturalmente resulta imposible que las figuras aguanten intactas el paso del tiempo, sino también porque en estos casos solían destruirse como forma de finalizar el ritual. No obstante, pueden encontrarse referencias en escrituras antiguas.

De hecho, el arte de modelar la arena incluye diversas prácticas: el cepillado de arena, la escultura con arena, la pintura con arena o la creación de botellas de arena, por ejemplo. Para la mayoría, los materiales están al alcance de cualquiera en las playas, pero no cualquiera puede manejarlos con la misma destreza. ¿O sí? Habrá que ver primero dónde se esconde aquí la ciencia.

Para empezar, es importante saber que se puede construir un castillo de arena con casi cualquier tipo de esta, pero los resultados no serán iguales. Scalia asegura que la mejor arena tiene dos características: "Granos de diferentes tamaños y con bordes angulares o ásperos. La variación en el tamaño del grano permite que los granos de arena más pequeños llenen los bolsillos o poros entre los granos de arena más grandes. El resultado es una mayor resistencia".

La ciencia detrás de esta práctica

El periodista especializado en información científica Patrick L. Barry lo apuntaba en un artículo publicado en 2009 en 'First Science': "Los granos de arena siempre se pegarán, a menos que la arena sea razonablemente fina. Mientras que la arena seca está suelta, la arena húmeda se adhiere si se mezclan las cantidades adecuadas de arena y agua. La razón de esto es que el agua forma pequeños 'puentes' entre los granos de arena cuando está húmeda debido a las fuerzas de tensión superficial".

El Sistema Unificado de Clasificación de Suelos de 'ASTM International' determina los granos de arena como partículas de suelo con un diámetro de entre 0,075 mm a 4,75 mm. Así, suelos cuyo material en grano sea de un tamaño inferior, estarán en la clasificación de limo o arcilla, mientras que al suelo con partículas más grandes se le denomina grava. Por lo tanto, la elección de un buen suelo es fundamental en este proceso.

Scalia, que imparte clases de ingeniería geotécnica, asegura siguiendo estas indicaciones que, al contrario de lo que puedas estar pensando, la mejor arena para construir castillos (o cualquier cosa que se te ocurra) no suele encontrarse en una isla o en una playa costera. "Los granos de arena más angulares (con esquinas afiladas) generalmente se encuentran más cerca de las montañas, su fuente geológica. Estos granos de arena aún no han tenido sus bordes redondeados por el viento y el agua". Pero ya hemos dicho que en esta técnica arena y agua van de la mano, y tan importante es una como la otra. Así que tener una fuente líquida cerca es fundamental para controlar el proceso. En este sentido, y si bien parece que es en las proximidades de ríos y no del mar donde encontraremos la mejor arena, el agua del mar es mejor opción que el agua dulce por un sencillo motivo: cuando el agua de mar se seca, queda sal.

Arena, agua y paciencia

La cuestión es que lo que hace el agua al entrar en contacto con la arena es crear pequeños puentes entre los granos. "El agua en estos puentes está bajo tensión, juntando los granos por una fuerza que los ingenieros geotécnicos llamamos 'tensión de succión'", detalla este experto. Como el agua de mar formaba puentes entre los granos, la sal cristaliza en estos puntos de contacto. De esta manera, la sal puede mantener en pie un castillo de arena mucho después de que la arena se haya secado.

En términos más científicos: "Justo donde se juntan el aire y el agua, hay tensión superficial. La interfaz aire-agua tira hacia abajo, tratando de mantener el agua unida frente a las fuerzas en competencia de la humectación de la superficie, la cohesión y la gravedad". La tensión superficial se encarga de mantener unidos los granos de arena de la misma forma que permite que algunos insectos caminen sobre la superficie de un estanque, porque actúa como bandas elásticas entre los granos, afirma L. Barry.

Por tanto, una buena compactación también aumenta el entrelazamiento de los granos, lo que ofrece mayor resistencia de la arena. Según Scalia, una regla general para construir grandes castillos de arena es "una parte de agua por cada ocho partes de arena seca. En una playa, la arena con el nivel de humedad adecuado está cerca de la línea de marea alta cuando la marea está baja".

El castillo de arena más alto del mundo fue construido en 2019 en Rügen, Alemania. Construido por un grupo de artistas internacionales, llegó a medir 17,7 metros de altura y se construyó con 11.000 toneladas de arena. Se rompía así el récord anterior: una estructura de 15,1 metros de altura situada en la playa de Myrtle Beach, en Carolina del Sur. Fue creada por un equipo conocido como Team Sandtastic como parte del Sun Fun Festival. Sus autores tardaron 10 días en construirla, utilizando nada más y nada menos que 300 camiones de arena.