Durante un sismo: el ingenioso método de investigadores mendocinos para evitar el colapso de viviendas bajas

Un grupo de científicos de esta provincia desarrolló un sistema que evita el colapso de viviendas bajas durante un terremoto. El método de protección, creado por expertos de Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (Conicet) y de la Universidad Nacional de Cuyo (UNCuyo), consiste en la adaptación de un mecanismo de control de vibraciones, a base de amortiguadores líquidos sintonizados de alta frecuencia. El trabajo ya ha sido patentado y solo resta que tome vida en el ámbito comercial.

Se trata de un paso importante en las investigaciones sobre el impacto de los movimientos telúricos en la provincia, una de las zonas sísmicas con mayor peligrosidad del país, más allá de que a nivel mundial ya se utiliza un sistema similar para construcciones en altura. “Lo novedoso de nuestro desarrollo es que esta tecnología se puede aplicar no solo en viviendas bajas a edificar, sino también ya construidas en regiones con probabilidad de ocurrencia de eventos sísmicos o terremotos”, expresó Daniel Ambrosini, responsable de la iniciativa e investigador del Conicet, en el Instituto de Mecánica Estructural y Riesgo Sísmico (Imeris), con sede en la Facultad de Ingeniería de la UNCuyo. La iniciativa fue publicada en la revista Engineering Structures.

En un fuerte sacudón de las placas tectónicas, la frecuencia de vibración es una característica presente en cada vivienda, edificio, puente u otro tipo de construcción, lo que genera, naturalmente, el movimiento de la estructura a una cantidad determinada de ciclos por segundo. “Uno de los problemas más graves de los terremotos es cuando las frecuencias de vibración del suelo coinciden con la frecuencia de la estructura y este fenómeno, que se denomina resonancia, en muchos casos conduce al colapso de la estructura”, advierten los especialistas. Por eso, el nuevo sistema “Amortiguadores Líquidos Sintonizados de alta frecuencia” (ALS-AF) consiste en la adaptación de un método de control de vibraciones que se utiliza actualmente en edificios altos.

En este sentido, vale recordar que los Amortiguadores de Masa Sintonizados (AMS), compuestos por una masa sólida y un resorte, y los Amortiguadores de Líquido Sintonizados (ALS), compuestos directamente con líquido dentro de un recipiente, en este caso agua, son dispositivos para controlar vibraciones de estructuras, los cuales son muy útiles, sobre todo en edificios ya construidos, donde es prácticamente inaplicable el aislamiento sísmico, una tecnología basada en aisladores, generalmente de goma, instalados en la base de edificaciones.

Relevancia

De ahí, la importancia de la nueva creación de los expertos mendocinos. “El sistema que desarrollamos permite controlar vibraciones sísmicas en estructuras bajas utilizando ALS-AF que consiste en la transferencia de energía de la estructura principal (vivienda) a un sistema secundario (dispositivo). Son aparatos que funcionan en el lugar donde los desplazamientos producidos por el terremoto sean mayores, o sea en la parte más alta, ya sea techo o terraza”, explicó Martín Domizio, el otro líder del proyecto e investigador del Conicet en el Imeris, además de doctor en ingeniería. También tuvo participación activa de la investigación personal técnico del organismo, entre los que se destaca el bioingeniero Gabriel Houri, que aportó ideas para el mejoramiento del dispositivo.

Los científicos recordaron que durante un sismo, las viviendas bajas tienen una frecuencia mucho más elevada que en los edificios altos, porque los dispositivos ALS no pueden ser usados debido a que la frecuencia no se puede sintonizar. “El dispositivo tradicional, o sea ALS sería algo así como si se colocaran muchos recipientes pequeños de agua en la parte superior de una estructura, y en el momento del sismo cuando esta empieza a vibrar, también lo hace el agua, por ende la energía se transfiere a estos recipientes y se elimina por fricción en las paredes del recipiente, y al estar sintonizado la estructura vibra mucho menos”, explicó Ambrosini. Y agregó sobre el diseño: “Lo original del nuevo dispositivo desarrollado (ALS-AF) es el agregado de una tapa metálica y resortes, especialmente diseñados, que fuerzan al líquido a vibrar a la frecuencia más alta, que se requiere en viviendas de baja altura”.

Para poner en acción la unidad diseñada, hubo varios pasos de prueba. De hecho, se efectuaron ensayos experimentales de modelos a escala reducida sobre una mesa vibratoria que reproduce terremotos y otros tipos de movimientos. Así, los modelos fueron sometidos a tres terremotos simulados: Landers 1992, en California, Estados Unidos, con una magnitud de 7,3 en la escala de Richter; Mendoza 1985, de 6,3 de magnitud; y Northridge 1994, en Los Ángeles, de magnitud 6,7. En este sentido, los investigadores realizaron mediciones de las aceleraciones absolutas y los desplazamientos relativos, comprobando que el sistema desarrollado logró reducir ambos parámetros.

“Es muy importante destacar que en el mundo hay mucho desarrollo para estructuras de importancia, como edificios grandes, estructuras de embajadas, centrales nucleares, puentes, y otras construcciones, sin embargo, hay pocos desarrollos para estructuras bajas como viviendas”, ponderó Domizio. “Hay muy pocas soluciones para viviendas ya construidas. Por el contrario, si la estructura es nueva hay alternativas para protegerla de los terremotos, como es el caso del aislamiento sísmico”, recordó el investigador. Por caso, en la provincia, esa tecnología se aplicó en la construcción del edificio del Instituto de Histología y Embriología de Mendoza y una residencia de la Facultad Regional Mendoza de la Universidad Tecnológica Nacional (UTN).

El trabajo de los científicos mendocinos ya cuenta una patente conjunta entre el Conicet y la UNCuyo solicitada en la Argentina. “Ya se podría hacer un desarrollo comercial del mismo, solo restaría una empresa adoptante”, señalaron en el equipo de especialistas, que se encuentra ahora diseñando un nuevo dispositivo: Amortiguadores de Columnas de Líquido Sintonizado de Alta Frecuencia (ACLS-AF), también para construcciones bajas. “Los AMS o ALS son recipientes rectangulares o esféricos, estos nuevos ACLS-AF serían recipientes en forma de ‘U’ donde nos encontramos con nuevos desafíos que aún estamos resolviendo con impresiones 3D para obtener los componentes de este aparato y a su vez poder hacerlo en serie”, se entusiasman los especialistas, que no paran de idear nuevas formas de proteger a la población frente a la amenaza latente de los sismos en la provincia.