Original sistema para protección de viviendas en sismos y terremotos

Especialistas del CONICET y de la Universidad Nacional de Cuyo (UNCuyo) desarrollaron un sistema novedoso para que las viviendas bajas resistan sismos y terremotos, una innovación que se describe en la revista Engineering Structures. 

De acuerdo a lo informado, el nuevo sistema, denominado 'Amortiguadores líquidos sintonizados de alta frecuencia' (ALS-AF), consiste en la adaptación del control de vibraciones (amortiguadores de líquido sintonizados o ALS según sus siglas) que se utiliza actualmente en edificios altos.

Para su desarrollo se realizaron ensayos experimentales de modelos a escala reducida sobre una mesa vibratoria que permite reproducir terremotos y otros tipos de movimientos. Los modelos fueron sometidos a tres terremotos: Landers 1992, Mendoza 1985 y Northridge 1994.

En ellos los investigadores midieron aceleraciones absolutas y desplazamientos relativos y comprobaron que el sistema desarrollado pudo reducir ambos parámetros.

Según Daniel Ambrosini, líder del proyecto e investigador del CONICET en el Instituto de Mecánica Estructural y Riesgo Sísmico (IMERIS), con sede en la Facultad de Ingeniería de la UNCuyo, “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”.

En un sismo o en un terremoto la frecuencia de vibración es una característica de cada vivienda, edificio, puente u otro tipo de construcción, que genera naturalmente que se mueva dicha estructura a una cantidad determinada de ciclos por segundo.

Uno de los problemas más graves de los terremotos se verifica 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.

En esa circunstancia, las viviendas bajas tienen una frecuencia que es mucho más elevada que en edificios altos, por lo tanto los dispositivos ya existentes (ALS) para controlar estos episodios no pueden ser utilizados 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 ésta 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, quien es doctor en Ingeniería.

Y agregó que “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”.

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.

“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”, explica por su parte Martín Domizio, también líder del proyecto e investigador del CONICET en el IMERIS.

“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”, destaca Domizio, quien es también doctor en Ingeniería.

Y resalta que 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.

En Mendoza, esta tecnología se aplicó cuando se construyó el edificio del Instituto de Histología y Embriología de Mendoza (IHEM, CONICET -UNCuyo) y una residencia de la Facultad Regional Mendoza de la Universidad Tecnológica Nacional.

Ambrosini señaló que actualmente el equipo está diseñando en esta misma línea un nuevo dispositivo que son los '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”, concluye el experto.

Se destacó que en el proyecto también participó un grupo de técnicos del CONICET, como el bioingeniero Gabriel Houri, quien aportó sus conocimientos no solo en la preparación y construcción de los modelos, sino también ideas para mejorar su funcionamiento.