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ATC: Se dice nucelar, perdón, nuclear

Construir una central nuclear no es una tarea sencilla. Además del acero, el hormigón, la tecnología punta para ponerla en funcionamiento y el personal especializado, lo fundamental es el lugar donde emplazarla. Esto conlleva una parte de ordenación en la que existen muchas capas implicadas que nos lleven al emplazamiento ideal.

Según las regulaciones actuales en España, y a buen seguro en todos los países que tienen alguna central nuclear o centros donde se almacena material radiactivo, es necesario que el emplazamiento tenga una serie de premisas básicas. La primera y nada desdeñable, tal vez la mayor limitante, se trate del riesgo sísmico del lugar, algo que podría ser peligroso a buena cuenta de que la vida de los edificios e infraestructuras asociadas a la construcción deberán seguir en pie por miles de años para evitar el riesgo de fugas radiactivas. Todo un desafío.

ZonasPosiblesA partir de esta postura obligada por el terreno, las políticas atienden a otros aspectos. Medioambientalmente se protegen zonas de ZEPA y parques nacionales. La existencia de ríos cercanos de caudal continuo, para refrigerar y poder generar la energía en la central. Para el completo desarrollo se buscan carreteras, autovías, redes de alta tensión. En política se trata de alejar de centros poblados de importancia, por encima de 100.000 habitantes, por una parte para evitar la presión que estos puedan ejercer sobre la construcción de la central o el centro nuclear y por otra para minimizar los daños humanos ante una posible situación de riesgo.

Todos estos planteamientos entran dentro de una lógica aplastante, pero, como casi siempre, el estudio real del terreno, el punto exacto donde después de que todo tenga su OK, no está regulado.

En las instituciones parecen caer en el que todo vale, que es lo mismo construir en medio de un batolito granítico, que sobre una cuenca sedimentaria de 2.000 metros de espesor o en la ribera de un río y todo según un presupuesto marcado, del que, como no, siempre existen sobrecostes por aspectos no tenidos en cuenta y que la mayor parte de las veces es por aspectos no previamente estudiados y que suelen ver con la geología del lugar.

Esto es lo que está ocurriendo con el ATC (Almacén Temporal Centralizado),images donde están existiendo problemas con el terreno donde se pretende construir.

Primero un poco de historia. En España no existe un almacén de residuos nucleares a gran escala. Solo existente en de El Cabril (Córdoba), donde se almacenan residuos de media y baja intensidad procedentes de hospitales, centros de investigación y centrales nucleares, pero los desechos de mayor intensidad, los producidos en los reactores, deben ser enviados a lugares preparados para ello y en este caso se envían a Francia.

Esto supone un coste muy alto y Francia exige cuotas más altas por recibir la basura nuclear de su país vecino. Por esta razón se decidió la construcción del ATC en 2009, planteando un concurso público por parte del Ministerio de Industria, para que aquellos pueblos que decidieran ser su sede plantearan su candidatura.

Equipo_Béisbol_Nuclear.pngAquí es cuando llegó la parte política. Se presentaron once candidatos de los cuales son seleccionados cuatro por “técnicos” del ministerio como los lugares más idóneos para la construcción del ATC a finales del 2010. Es cuando empieza un rosario de caídas cómicas. El primero de la lista, Ascó, se retira por presiones de la Generalitat de Catalunya. Zarra, en la comunidad Valenciana, por la presión pública a un alcalde con causas judiciales por corrupción (que raro). Quedan Yebra, en Guadalajara, cerca de la central nuclear de Zorita, que cae por la desacreditación de la presidenta de Castilla La Mancha hacia el alcalde de la localidad. Pero donde dije digo, digo Diego, y días después la misma presidenta decide dar beneplácito a que se construya en el último candidato: Villar de Cañas. Esto es parecido al episodio de los Simpson donde los buenos jugadores beisbol van cayendo por las más inverosímiles causas y solo queda el reserva, del reserva, del reserva, es decir, Homer.

Una vez más política.

En mi opinión, sabiendo los once candidatos iniciales, no hubiera apostado nada por Villar de Cañas.

Se encuentra en la poco conocida provincia de Cuenca, en la zona centro sureste del país, donde un vistazo rápido en superficie se aprecia su relieve bajo y que la función principal del campo es la de proveer una agricultura de secano (famosos son los ajos conquenses).

Adentrándonos en el mapa geológico de la zona (hoja 661, Villarejo de fuentes EVillar de cañas 1:50.000), el lugar propuesto por el municipio para la construcción del ATC se encuentra sobre unas capas de arcillas rojas, limos, arenas, conglomerados y yesos, de edad paleógeno-neógeno. Estos depósitos son de tipo abanico aluvial, con una última fase lacustre salina que permite la formación de los yesos de tipo primario.

Estos y otros yesos, presentan a lo largo del área representada en la hoja, principios de karstificación en forma de pequeñas dolinas producto de la disolución y el colapso de los yesos citados, lo que es muy similar a los que se pueden encontrar al norte, en la provincia de Zaragoza, algo que se recordará por la construcción del AVE por la zona.

Pero el problema real surge al estudiar la geotécnia de los materiales citados. Estos presentan sulfatos y capas que pasan de ser impermeables (arcillas) a permeables (arenas). Los sulfatos, además de estar presentes en los yesos, se encuentran con las arcillas y las arenas, lo que hace que el terreno tenga una cierta agresividad. Esto quiere decir que si se quiere colocar un hormigón sobre esta superficie puede producirse una reacción indeseada con los sulfatos, al interaccionar aguas cargadas con sulfatos (aguas meteóricas) y el cemento que compone el hormigón, produciéndose ettringita, que es un gel expansivo que produce un daño en forma de fracturas en el hormigón, reduciendo su carga mecánica y por lo tanto la resistencia que este pudiera tener en un primer momento.

Claro está que me estoy refiriendo a hormigón de cimentación, pero el pliego de condiciones indica que el hormigón con el que se construya el ATC debería resistir el impacto de un avión durante su vida útil y por supuesto el terreno se podría tratar, pero la solución no es barata. Aquí llegan los sobre costes.

Una vez más se muestra el poco conocimiento o la poca razón que se hace a los geólogos cuando alzan la voz. Un simple visionado de la geología de la zona con el mapa geológico y la lectura del libro que lo acompaña, podrían haber dado una idea de lo que se podía esperar, pero la política a veces no entiende de razón científica, de datos puros y duros aportados por profesionales. Ahora la patata caliente del ATC debe de estar pasando de mano en mano y nadie sabe a quien le acabará explotando.

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No todo son rocas bajo el microscopio

Durante un proyecto de investigación alguien me propuso un reto. ¿Sería posible hacer una descripción petrográfica de un hormigón? ¿Ese estudio aportaría datos de valor?

Lo primero que hay que saber es qué es exactamente un hormigón, ya que muchas veces se confunden términos. Un hormigón, en la base, está constituido por cuatro ingredientes: cemento, que es una mezcla de cal y yeso, árido, tanto grueso como fino (tamaño arena), aditivos y agua. La mezcla de los cuatro, en diferentes proporciones, conforma uno de los materiales constructivos que han sido claves para el avance de las construcciones a nivel global, cuyas características pueden ser muy variadas, sobre todo en su capacidad portante, que puede ser desde pequeña hasta poder soportar el impacto de un avión sin casi inmutarse. En sí, un hormigón es muy similar a una roca sedimentaria, con granos y un cemento que es lo que finalmente otorga la consistencia al material, pero con ciertas diferencias.

images2Así que la primera pregunta que me surgió (se puede hacer una lámina delgada) tenía una respuesta positiva, pero al buscar información me reveló que no iba a ser todo tan sencillo. Si bien se puede tomar al hormigón como una especie de conglomerado, en su formación se pueden formar sales, las cuales se crean al reaccionar el cemento, los aditivos y el árido al añadir agua a la mezcla. Estas sales son lo que otorga la resistencia al hormigón o todo lo contrario, por lo que su estudio resulta fundamental.

Aquí empezaba la primera inquietud ya que al tener sales la forma de fabricar la lámina delgada sufre una variable que es el líquido a utilizar durante todo el proceso y que no puede ser agua, ya que disolvería las sales que queremos ver y la lámina no serviría de nada. La mejor alternativa es el queroseno o algún otro líquido en base orgánica. El mayor problema que tiene el proceso es que resulta muy sucio.

imagesYa tenemos todo. Microscopio, listo. Papel, listo. Lápiz, listo. Lámina delgada, lista. Cerebro, más o menos, listo. Se clavan los ojos en el objetivo y empezamos a observar la lámina, pero asalta otra duda más. ¿Qué es lo que tengo que observar?

Si seguimos con la analogía, cuando se observa una arenisca por el microscopio se debe ver la mineralogía, los fragmentos de roca, la forma de los granos, el sorting. A partir de toda esa información se obtiene una clasificación y una petrogénesis. Con el hormigón las cosas cambian.

Lo primero que veremos con el microscopio es que la mayor parte del hormigón lo compone una masa informe y casi vítrea. Esa parte la constituye el cemento y los aditivos, los cuales, ante el proceso relativamente rápido de solidificación (que empieza un par de horas después de su fabricación y puede durar casi tres meses) no tiene la capacidad de formar cristales y se verán dispersos los granos de arena del árido fino. Lo que sí observaremos claramente serán los áridos gruesos, que ante el microscopio no se pueden esconder. Y huecos, muchos huecos.

Para hacer una descripción de un hormigón, por lo tanto, hay que fijarse en otros aspectos que pueden ser claves para desentrañar posibles riesgos o patologías que estén sufriendo el material.

Lo primero es tirar por lo conocido, que son los áridos. Su descripción es sencilla, viendo su composición, la disposición de los cristales, la forma en la que se distribuyen dentro del hormigón (por ejemplo si están orientados) y algo bastante importante que es la longitud y el ancho medio de cada uno de las rocas presentes. Este aspecto, que puede parecer menor, puede ser el responsable de que el material no tenga la capacidad de carga que estaba calculada, ya que relaciones demasiado altas entre el ancho y el largo hacen que el material tenga una menor capacidad para la adicción del cemento en el borde del grano y por lo tanto que quede suelto.

hac2Lo siguiente a observar es el borde del grano. En esta zona es donde el cemento y los aditivos reaccionan con el árido. Si se ha realizado una fase previa de control del árido, lo más probable es que no tenga que pasar nada o los riesgos se hayan minimizado al máximo. Pero cuando un hormigón llega a un laboratorio para investigarlo es porque se ha desprendido y el culpable puede estar en esa zona de interacción.

Se pueden producir dos reacciones importantes de alteración: álcali-sílice o álcali-carbonato. Cada cual depende del árido utilizado (silicatado o carbonatado), siendo el más común el primero, ya que el tipo de roca carbonatada que produce la reacción álcali-carbonato no es muy común. La reacción álcali-sílice se da principalmente en sílice amorfa, como el chert, que al tratarse de estructuras cristalinas desordenadas tienden a reaccionar con facilidad. Esto produce la formación de una especie de gel salino en esta zona de borde, que hace que el material se agriete y vaya perdiendo progresivamente su resistencia.

El tercer aspecto a observar son los huecos. Hasta el momento en el que no me puse a estudiar hormigones no me di cuenta de cuanta información nos pueden proporcionar sobre un material.

Si alguna vez habéis pasado por una obra en la que estaba hormigonando y os habéis parado a ver todo el proceso, habréis asistido a la violación del hormigón. Me explico. El hormigón se vierte en el suelo, mientras unos esforzados albañiles lo distribuyen, o en las columnas previamente armadas. Entre todas las herramientas utilizadas hay un vibrador, un enorme vibrador con un cable larguísimo. Este vibrador es introducido en el hormigón para que vibre y la razón no es otra que sacar todo el aire posible del interior del material. Si se vertiera el hormigón y no se vibrara el material, al ser sumamente viscoso, tendría unas burbujas de aire enormes y por lo tanto menor resistencia.

Todo el aire del hormigón es prácticamente imposible de eliminar en una obra, pero si el proceso de vibrado ha estado bien hecho habrán pocas burbujas, que en las mejores condiciones tenderán a ser esféricas o casi esféricas. Si hay muchas burbujas tenemos un problema, pero si hay pocas y estas son sumamente irregulares, también lo tenemos.

Los huecos irregulares pueden ser producto de disoluciones del cemento, por lo que tendremos cristalizaciones en las paredes de la oquedad. Esto puede deberse a que había un exceso de agua en la mezcla. También pueden darse huecos irregulares en hormigones que se han trabajado bien en fábrica y en obra, pero que en el momento de ser echado, la temperatura estaba por debajo de 0ºC, lo que produce pequeños cristales de hielo en el hormigón y pueden llevar a una obra a ser paralizada cuando las probetas de control no den con las capacidades mínimas, ya que el hielo al descongelarse producirá un fracturas al aumentar su volumen. Por esperar unas horas puede perderse mucho dinero.

Por último hay que revisar porcentajes, que son los que dan el volumen de huecos vacios, el cemento más el árido fino y el árido grueso. Este cálculo permite estimar cuán bien fue la estimación de recursos en la fabricación.

Cuando me retaron a hacer descripciones de hormigones pensé que se trataría de algo sencillo. Que equivocado estaba, pero también descubrí un procedimiento que jamás pensé en realizarlo, y como el estudio de este material puede proporcionar una información tan importante que de otra manera es posible que no se pudiera conseguir. Todo un campo para explorar.

“Esta publicación participa en el X Carnaval de Geología alojado por Biblioteca de Investigaciones

Baldosas rotas

Cambiarse de piso es una locura y aún más cuando lo que buscas es uno que esté sin amueblar, que tenga una cocina que se adapte a mis necesidades culinarias, una habitación extra para un despachito y que se encuentre en un lugar determinado. Por fortuna hemos encontrado algo que se adapta a lo que tenemos (un pisazo) en una buena zona residencial y tranquila.Baldosas rotas

En estas semanas hemos ido unas cuantas veces a ese lugar vacio, esperando a que nos llegue lo mínimo para poder vivir, ya se sabe, cama, frigorífico, lavadora, microondas. Durante uno de los paseos me tropecé. Es algo que me pasa siempre, es que soy bastante torpe y casi voy arrastrando los pies por el suelo, pero esta vez la culpa la tenía la acera y sus baldosas rotas, que me hicieron recordar años pasados.

Cuando acabé la carrera entré a trabajar en un laboratorio de ensayos sobre materiales de construcción (INTROMAC). Fueron cinco buenos años, donde aprendí mucho y apliqué otro tanto de lo que me enseñaron en la carrera. Trabajé en muchas cosas, pero la piedra natural era mi especialidad allí dentro.

Mi trabajo consistía en hacer sufrir a las rocas, torturarlas hasta que lograba sacarles una confesión sobre sus propiedades. Si tenía que comprimirlas lo hacía, si tenía que mojarlas hasta ahogarlas las metía en un baño durante horas, las sometía a altas presiones y las flexionaba. Todo para obtener unas propiedades que no siempre se leía la gente.

Entre todas las propiedades estaba la resistencia a la flexión, un ensayo del todo simple que consistía en colocar una serie de diez probetas alargadas, de unos 30x10x5 cm, que se apoyaban en dos puntos y se le sometía a una presión en un punto intermedio entre ambos y con dirección opuesta hasta que rompía. Esto generaba diez datos cuyo promedio era la resistencia de la roca en MPa.

Pero además de este resultado, la normar utilizada, la UNE-EN ______, tenía una serie de anexos con información interesante.

Esto me devuelve al principio, a esa baldosa rota que estaba situada a la entrada de un garaje. ¿Casualidad? Para nada.

Pero esta baldosa bien podría encontrarse en el paseo peatonal de una ciudad. No es extraño ver alguna fracturada en estos lugares, escondiendo por debajo charcos que salen a relucir en los peores días de lluvia, pero esto no quiere decir que la roca, como piedra natural, sea un material inadecuado. Todo lo contrario, es el ideal. Estéticamente bonito, duradero, resistente, pero con mala fama debida a arquitectos y calculistas que en ocasiones no saben con lo que están trabajando.

En esos anexos explicaban dos cálculos ideales para estas personas. El primero era la determinación del valor mínimo esperado, que no es otra cosa que a partir de los datos de ensayo es posible calcular cual podría ser el valor más bajo que podría dar el material. De este modo uno podía curarse en salud en el momento en el que realizara los cálculos de sus proyectos.

El segundo cálculo tenía en cuenta varios factores para determinar el espesor de las baldosas que se fueran a colocar. El primero de esos factores son las dimensiones de la baldosa, su ancho y su largo. El segundo la resistencia del material, que podría ser el valor mínimo esperado. Y el tercero tenía en cuenta el uso final al que iba a ser sometido las diferentes baldosas, expresado mediante un factor de seguridad.

Vamos a poner un ejemplo para que se entienda. Tenemos una calle en la que se van a poner baldosas con unas dimensiones de 300×200 mm, un tamaño normal, con un granito al que se le ha calculado una resistencia de 15 MPa, un valor también normal. El uso que se le va a dar a esta calle puede ser únicamente peatonal o con el paso de bicicletas, por lo que el factor de seguridad es de 3,5 dando como resultado la necesidad de que las baldosas tengan un espesor de 29 mm. Pero puede ocurrir que en esa calle haya comercios y sea necesario el paso ocasional de furgonetas de reparto o vehículos de emergencia. Entonces hay que usar un factor de seguridad distinto y que se eleva a 6, elevando el espesor hasta los 38 mm, casi 1 cm de diferencia con el anterior.

Claro, hacer estos cambios en la planificación elevan los costos y las necesidades material, además del peso de cada baldosa (de 4,5 Kg a 5,9 Kg), pero este coste extra queda compensado por el menor mantenimiento que habría que hacer a ese paseo, donde existirían menos baldosas rotas que tuvieran que ser sustituidas, con lo que esto puede suponer para un ayuntamiento a lo largo de los muchos años que soporta este tipo de material.

Las baldosas con las que me tropecé perfectamente podrían haber servido como tejas, pero sobre ellas pasaban coches entrando y saliendo de un edificio. Estéticamente eran muy bonitas, pero el arquitecto, en lugar de la durabilidad, buscó la rentabilidad, y seguramente a los vecinos, ese aspecto económico les vaya a salir caro.

El (posible) problema geológico en el canal de Panamá

Falla geológica. Estas dos palabras, algo mal interpretas en varios medios españoles, que identifican a la falla como una estructura geológica y no como la otra acepción (error), están causando muchos dolores de cabeza y la posibilidad de pérdida o ganancia (según desde el punto de vista desde el que se mire) de millones de dólares o euros (también según desde que lado del Atlántico se mire).

   bloque-de-panamaAntes de meterme en materia voy a hacer un resumen rápido de la geología. Panama se encuentra en Centroamérica, el país situado más al sur de todos los que forman este grupo. El carácter que lo hace especial es que su territorio es el más joven de los existentes en esta zona del planeta, nacido hace apenas 15 millones de años (ma). Entonces Sudamérica y Norteamérica eran dos enormes islas separadas desde el desgajamiento de Pangea y entre ambas había un canal que conectaba el océano Pacífico con el océano Atlántico, los cuales mezclaban sus aguas por el primitivo canal de Panama, donde solo había un archipiélago de islas volcánicas.

En el periodo entre los 15 ma y los 2 ma, la placa del pacífico empezó a subducir bajo la placa del Caribe, aumentando la actividad en la zona y acercando a las dos grandes islas que formaban las dos Américas. Progresivamente la zona del canal se fue llenando de sedimentos procedentes del sur, del norte y de las islas del canal, que progresivamente se fueron uniendo hasta que formaron el actual istmo que corresponde al territorio de Panama, ocurriendo esto hace 2 ma.

Este istmo no solo unió a Sudamérica y Norteamérica también ocasionó cambios en la circulación oceánica de todo el planeta, cambiando drásticamente el clima en Europa, donde la corriente del golfo tiene unas implicaciones fundamentales para que el clima sea mucho menos severo de lo que debería ser. Además la biología de Sudamérica se trastocó totalmente, al adentrar desde el norte los mamíferos placentarios (como nosotros) y que fueron el desencadenante de la extinción de los mamíferos marsupiales existentes en Sudamérica.

El canal de Panama fue un proyecto de gran envergadura que este añoPanama_Canal_Map_ES cumple un siglo. Su construcción permitió el transporte por mar de mercancías pasando de un océano a otro, reduciendo considerablemente los costes y el tiempo de transporte.  Su modo de funcionamiento es mediante esclusas que unen el Atlántico con el lago Gatún, el lago Gatún con el lago Miraflores y el lago Miraflores con el Pacífico, en tres esclusas denominadas Gatún, Pedro Miguel y Miraflores.

El sistema de esclusas es bien conocido y lo que permite es salvar desniveles de agua. Esto se consigue llevando la embarcación hasta un cajón cerrado mediante una puerta. Una vez en el interior se cierra una segunda puerta y se comienza a llenar o drenar de agua el interior. Esto hace que el barco se eleve o baje hasta el nivel del agua que se encuentra la segunda puerta. Una vez alcanzado solo es necesario abrir la puerta y que la embarcación continúe su camino. Esto se realiza puesto que los niveles del agua de los lagos interiores son más altos que los de los respectivos océanos.

¿Por qué ampliarlo? Pues porque los barcos cada vez son más grandes y permiten mayores cargas, pero las esclusas se quedaron pequeñas, por lo que se están construyendo dos nuevas esclusas, cada una para conectar con cada océano.

Ahora me adentro en el meollo. Los responsables de Sacyr, la empresa concesionaria española, aducen que existen una serie de fallas geológicas en la construcción y que no fueron comunicadas por las autoridades Panameñas en el momento de la licitación.

Cantera PanamaCuando lo escuche por primera vez pensé directamente en los áridos utilizados para el hormigón. Esto es debido a que Panamá es una zona con rocas volcánicas y este es el material, que por lógica, se utilizaría en la construcción por razones logísticas y de costes. Las rocas volcánicas suelen tener problemas por su mineralogía y sus estructuras internas que pueden hacer inviable su uso y que incluso se recoge en la legislación española (EHE-08).

Si me fio del personal de Sacyr, esto no era el problema principal, aunque, según he leído, uno de los secundarios.

El problema se encuentra más al fondo, concretamente en el subsuelo de las futuras esclusas, por lo que entramos en problemas geotécnicos del terreno. Estos pueden ser varios. Uno puede ser la carga portante que acepte y que su asentamiento sea mayor al calculado. Esto es normal e incluso en los edificios es visible en pequeñas grietas en las paredes que a veces alarman a los nuevos inquilinos, ya que el terreno se debe adaptar a una cantidad enorme de peso sobre ella, por lo que se estrecha. Este estrechamiento, denominado asentamiento, se puede calcular perfectamente, pero puede que los ensayos realizados o la información tomada no haya sido del todo perfecta y se estén viendo cosas raras.

Canal de PanamaOtro de los aspectos que se me ocurren es que las capas portantes se encuentren muy por debajo de lo estimado y sea necesario profundizar para encontrar capas donde asentarse mejor. Esto es fácil de explicar cuando vemos que están construyendo aparcamientos en medio de varios edificios. En algunos casos es posible que el terreno sea firme, por lo que se excava y luego se construye el muro de contención. En otros casos es necesario realizar el muro antes mediante pilotes, que no es otra cosa que una serie de perforaciones que se realizan en el terreno en el que se introduce un esqueleto de acero y posteriormente hormigón. Una vez seco y después de realizar la excavación queda un pilar, que siguiendo una regularidad conforma un “muro” el cual se refuerza por el peso que realiza los edificios colindantes sobre el suelo. Estos pilotes se profundizan hasta unas profundidades muy determinadas, las cuales no se alcanzaran nunca al excavar, sirviendo esta parte como sostenedor, como si de una verja anclada al suelo se tratara. Si el terreno donde se clava el pilote no es lo suficientemente compacto, como una roca, puede ocurrir que el pilote se incline más de lo necesario con el suelo existente en los laterales.

Es probable que el problema sea un tercero que no he determinado.

Ante todo si que hay un problema geológico que se puede ver entre líneas de los comunicados. De la roca excavada para la construcción de las esclusas se tenía previsto utilizar el 96% del material para el hormigón. Esto al final no ha ocurrido si ha tenido que transportar árido de otros lugares para construcción, por lo tanto algo le pasa a la roca de la zona que antes no se sabía (¿minerales, estructuras, alteraciones?)

Sin duda hay un problema geológico y es necesario encontrar un responsable. No sé si serán las empresas contratistas, con Sacyr a la cabeza, o, me inclino por esta vía, ya que fueron quienes realizaron el estudio y dieron la información a las empresas constructoras, las autoridades panameñas. Sea como fuera, y sin importar la nacionalidad, por ahorrar unos cientos de miles de dólares o de euros (según el lugar del Atlántico desde el que se mire) va a suponer un sobre coste en las obras miles de veces superiores.