Licuefacción
La licuefacción es el paso de un gas a líquido o la pérdida de resistencia de un suelo saturado durante un terremoto.
La licuefacción es el proceso por el que una sustancia pasa a comportarse como un líquido. En física se aplica sobre todo a los gases que se enfrían o comprimen hasta hacerse líquidos, como el gas natural licuado o el nitrógeno líquido. En geología y geotecnia designa otro fenómeno: la pérdida de resistencia de un suelo arenoso saturado de agua durante un terremoto, que hace que el terreno fluya como si fuera un líquido.
¿Qué es la licuefacción?
El término viene del latín liquefacere, «hacer líquido». Se usa en dos sentidos diferenciados:
- Licuefacción de gases: cambio de estado de gas a líquido, equivalente a la condensación, que se consigue enfriando el gas por debajo de su temperatura crítica y comprimiéndolo.
- Licuefacción del suelo: fenómeno geotécnico en el que un suelo granular saturado pierde rigidez por un aumento de la presión del agua entre sus granos.
Licuefacción de gases
Un gas solo puede licuarse por compresión si su temperatura está por debajo de la temperatura crítica. Por encima de ella, ninguna presión basta. Por eso los gases «permanentes», como el oxígeno, el nitrógeno o el helio, tardaron en licuarse: hay que enfriarlos mucho antes de comprimirlos.
| Gas | Temperatura de licuefacción a 1 atm |
|---|---|
| Gas natural (metano) | −162 °C (111 K) |
| Oxígeno | −183 °C (90 K) |
| Nitrógeno | −196 °C (77 K) |
| Helio | −269 °C (4,2 K) |
Louis Cailletet y Raoul Pictet licuaron oxígeno en 1877; Carl von Linde desarrolló en 1895 un procedimiento industrial basado en el enfriamiento por expansión (efecto Joule-Thomson), y Heike Kamerlingh Onnes licuó helio en 1908.
Aplicaciones
- Gas natural licuado (GNL): al licuarse, su volumen se reduce unas 600 veces, lo que permite transportarlo en buques metaneros.
- Nitrógeno líquido: se emplea como refrigerante en medicina, conservación de muestras biológicas y gastronomía.
- Oxígeno líquido: combustible oxidante en cohetes y suministro médico.
- Helio líquido: refrigera los imanes superconductores de los equipos de resonancia magnética y de los aceleradores de partículas.
Licuefacción del suelo
Se produce en suelos arenosos y limosos sueltos, saturados de agua. Cuando una sacudida sísmica los agita, los granos tienden a compactarse, pero el agua no puede salir con rapidez y la presión intersticial u aumenta. La resistencia del suelo depende de la tensión efectiva, la parte de la carga que realmente soportan los granos:
Cuando u se iguala a la tensión total σ, la tensión efectiva se anula, los granos pierden el contacto y el suelo se comporta como un fluido denso. Entonces los edificios se inclinan o se hunden, las tuberías enterradas flotan y aparecen «volcanes de arena» en superficie.
Casos conocidos: el terremoto de Niigata (Japón) de 1964, donde bloques de edificios se volcaron casi enteros; el de Alaska del mismo año; la secuencia de Christchurch (Nueva Zelanda) en 2010 y 2011; o el de Palu (Indonesia) en 2018. La licuefacción exige un terremoto de magnitud moderada o grande, normalmente superior a 5 en la escala de Richter, y un suelo susceptible.
Cómo se previene
- Estudios geotécnicos del terreno antes de construir.
- Compactación o sustitución del suelo, y drenes que alivien la presión del agua.
- Cimentaciones profundas con pilotes que alcancen un estrato firme.
Ejercicios resueltos
1. Un suelo saturado con peso unitario de 19 kN/m³ tiene el nivel freático en superficie. Calcula la tensión efectiva a 5 m de profundidad. (peso del agua: 9,81 kN/m³)
σ = 19 · 5 = 95 kPa; u = 9,81 · 5 = 49,05 kPa; σ′ = σ − u = ≈ 46 kPa.
2. Durante un sismo la presión intersticial a esa profundidad sube hasta 95 kPa. ¿Qué ocurre?
σ′ = 95 − 95 = 0 kPa: el suelo pierde toda su resistencia por fricción y se licúa.
3. Un buque transporta 5 000 m³ de GNL. ¿Qué volumen de gas natural representa, aproximadamente? (factor de expansión ≈ 600)
V ≈ 5 000 · 600 = 3 × 10⁶ m³ de gas.
Preguntas frecuentes
¿Qué es la licuefacción en física?
Es el paso de un gas a estado líquido, que se consigue enfriándolo por debajo de su temperatura crítica y aumentando la presión. También se usa el término para el suelo que se comporta como un líquido en un terremoto.
¿La licuefacción es lo mismo que la condensación?
Son procesos muy parecidos: en ambos un gas pasa a líquido. «Condensación» se usa para el cambio natural (rocío, nubes), y «licuefacción» para el proceso inducido, a menudo industrial.
¿Por qué se licúa el gas natural?
Porque en estado líquido ocupa unas 600 veces menos volumen, lo que hace rentable su transporte marítimo a larga distancia.
¿Qué suelos son más propensos a licuarse?
Los arenosos o limosos, sueltos y saturados de agua, sobre todo cerca de ríos, costas o zonas rellenadas. Las arcillas y los suelos densos son mucho menos susceptibles.
¿Puede evitarse la licuefacción del suelo?
Sí, con estudios previos, mejora del terreno (compactación, drenaje) y cimentaciones profundas que lleguen a capas estables.
Referencias
- Tipler, P. A. y Mosca, G. Física para la ciencia y la tecnología. Reverté.
- Kramer, S. L. Geotechnical Earthquake Engineering. Prentice Hall.
- Pobell, F. Matter and Methods at Low Temperatures. Springer.
Conceptos relacionados: líquido, vaporización, presión, temperatura y sismología.
Cómo citar este artículo
Equipo de Conceptualia. (2026). «Licuefacción». Conceptualia. https://conceptualia.es/ciencias-naturales/fisica/licuefaccion/
