El inédito sistema para mejorar la resistencia a los sismos en viviendas que fue desarrollado por mendocinos

Un grupo de ingenieros mendocinos desarrolló un sistema para evitar el colapso de viviendas de hasta tres pisos durante un sismo o terremoto. Es el primer desarrollo para este tipo de estructuras en el mundo y fue reconocido por publicaciones de referencia en ingeniería. Cómo funciona.

El inédito sistema para mejorar la resistencia a los sismos en viviendas que fue desarrollado por mendocinos. Foto: José Gutierrez / Los Andes
El inédito sistema para mejorar la resistencia a los sismos en viviendas que fue desarrollado por mendocinos. Foto: José Gutierrez / Los Andes

Un grupo de ingenieros mendocinos fue reconocido a nivel internacional por el desarrollo de un original dispositivo para proteger de los sismos a casas y edificios antiguos y de baja altura. Se trata de una técnica inédita en Mendoza y en Argentina y que, aunque en otros países y regiones sísmicas ya se aplica, por primera vez tiene su versión para construcciones de no más de tres pisos en todo el mundo.

Según explicó el ingeniero estructural, investigador del Conicet y coordinador del grupo, Daniel Ambrosini, se trata de un sistema de “amortiguadores de líquido sintonizados de alta frecuencia”, que ya fue patentado y llegó a las revistas de ingeniería más importantes del mundo.

El inédito sistema para mejorar la resistencia a los sismos en viviendas que fue desarrollado por mendocinos. Foto: Imagen ilustrativa (Web)
El inédito sistema para mejorar la resistencia a los sismos en viviendas que fue desarrollado por mendocinos. Foto: Imagen ilustrativa (Web)

“Los amortiguadores de masa sintonizados (AMS) y amortiguadores de líquido sintonizados (ALS) son dispositivos para controlar vibraciones de estructuras sometidas a viento y sismos, que fueron desarrollados y están en funcionamiento en distintas partes del mundo desde hace varias décadas. Su principio de funcionamiento se basa en ‘sintonizar’ la frecuencia de vibración del dispositivo con la frecuencia de vibración de la estructura y, de ese modo, transferir la energía desde el edificio al dispositivo agregado”, explicó Ambrosini sobre el desarrollo.

Recurriendo a un lenguaje no tan técnico y a una metáfora más fácil de comprender, Ambrosini lo comparó con lo que ocurre con una radio y su frecuencia. E, indicó, que -al igual que en la radio- es clave que la frecuencia de un sismo y la de una estructura edilicia estén ‘sintonizadas’.

El inédito sistema para mejorar la resistencia a los sismos en viviendas que fue desarrollado por mendocinos. Foto: Gentileza Daniel Ambrosini
El inédito sistema para mejorar la resistencia a los sismos en viviendas que fue desarrollado por mendocinos. Foto: Gentileza Daniel Ambrosini

“La frecuencia de vibración es una característica de cada estructura (edificios, puentes, torres de aeropuerto, entre otras) que hace que, ‘naturalmente’, se mueva 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. Este fenómeno se denomina resonancia y, en muchos casos conduce al colapso de la estructura”, continuó el ingeniero.

CÓMO FUNCIONA LA TÉCNICA INVENTADA POR MENDOCINOS PARA PROTEGER CONSTRUCCIONES DE SISMOS

A nivel mundial, en países y regiones sísmicas, ya se está trabajando con estos dispositivos desde hace más de tres décadas. Sin embargo, se utiliza en grandes construcciones (edificios públicos o grandes torres). Pero, a nivel doméstico, no se ha desarrollado nada aún. O, mejor dicho, no se había desarrollado hasta el trabajo de los ingenieros mendocinos.

“En los casos de resonancia, cuando durante un sismo coincide la frecuencia de la vibración del suelo con la frecuencia de la estructura, son muy útiles los amortiguadores de masa sintonizados (AMS) y amortiguadores de líquido sintonizados (ALS), sobre todo en edificios ya construidos, donde es prácticamente inaplicable la solución de aislamiento sísmico (la más efectiva para proteger estructuras ante terremotos)”, explicó el ingeniero, quien integra el grupo de Dinámica Experimental de la Facultad de Ingeniería de la UNCuyo.

Para graficarlo con una imagen más cotidiana, vendría a ser como si se colocaran muchos baldes de agua en la parte de arriba de la vivienda. Eso hace que, por consiguiente, la estructura vibre mucho menos. Y, como el agua que se coloca está a una determinada altura, la frecuencia con que vibra el líquido entones es la misma del edificio.

“Al estar sintonizado, cuando el edificio empieza a vibrar, también lo hace el agua, y la energía se transfiere a estos recipientes y se elimina por los salientes (las paredes del recipiente)”, contó Ambrosini.

La diferencia entre los dispositivos ALS ya existentes y el desarrollado y patentado por los ingenieros mendocinos es que, en los convencionales, las frecuencias de vibración propias del líquido son muy bajas y, por lo tanto, son aplicables a estructuras con frecuencias de vibración bajas. Estas se corresponden con edificios y torres relativamente altas (por ejemplo, edificios de más de 10 pisos).

El inédito sistema para mejorar la resistencia a los sismos en viviendas que fue desarrollado por mendocinos. Foto: Gentileza Daniel Ambrosini
El inédito sistema para mejorar la resistencia a los sismos en viviendas que fue desarrollado por mendocinos. Foto: Gentileza Daniel Ambrosini

En ese sentido, además, hay pocas soluciones económicas y factibles para estructuras bajas, como vendrían a ser las viviendas de entre uno y tres pisos, en especial en aquellas ya construidas. “Este tipo de estructuras tienen frecuencias de vibración altas y, por lo tanto, en ellas no son aplicables los ALS convencionales”, explica Ambrosini.

Por esto mismo, y en respuesta a esta necesidad, la versión de los amortiguadores de líquido sintonizado (ALS) desarrollados por los ingenieros mendocinos viene a solucionar este problema.

“Se trata de un amortiguador de líquido sintonizado que trabaja en alta frecuencia (ALS-AF). Para ello, se ha incorporado al ALS convencional una tapa y un par de resortes que ‘obliga’ al líquido a vibrar en una frecuencia más alta que su frecuencia ‘natural’”, siguió el investigador.

El inédito sistema para mejorar la resistencia a los sismos en viviendas que fue desarrollado por mendocinos. Foto: Gentileza Daniel Ambrosini
El inédito sistema para mejorar la resistencia a los sismos en viviendas que fue desarrollado por mendocinos. Foto: Gentileza Daniel Ambrosini

ASÍ SON LOS AMORTIGUADORES DE LÍQUIDO SINTONIZADOS CREADOS EN MENDOZA

Junto a Ambrosini, en el dispositivo mendocino que ha sido reconocido a nivel internacional, participaron Martín Domizio (investigador adjunto del Conicet y JTP de la Facultad de Ingeniería) y Andrés Campi, quien trabajó al comienzo del desarrollo y actualmente se encuentra trabajando en España.

Los ensayos, en tanto, se realizaron en el laboratorio del Área de Dinámica Experimental del Instituto de Mecánica Estructural y Riesgo Sísmico (IMERIS) de la Facultad de Ingeniería de la UNCuyo. Y, en cuanto al recipiente, es de acrílico y tiene 40 centímetros de ancho lateral, 40 centímetros de alto y 10 centímetros de ancho.

Además, tiene 6,4 centímetros de altura de líquido, que es agua coloreada celeste para una mejor observación. El agregado de los investigadores mendocinos tiene que ver con la incorporación de una tapa de acero y resortes diseñados para obtener la frecuencia objetivo. Se utilizó también una mesa vibratoria en la que se pudo simular distintos tipos de sismos.

“Al agregarle la tapa rígida de acero con resortes, con eso se obliga a que, en vez de vibrar a su frecuencia (la del agua, que es lenta), lo haga a una frecuencia más alta, para poder sincronizar. De hecho, esto permite la sintonización y se calibran la tapa y los resortes para que la frecuencia sea la misma de la casa a proteger”, siguió Ambrosini

El inédito sistema para mejorar la resistencia a los sismos en viviendas que fue desarrollado por mendocinos. Foto: Gentileza Daniel Ambrosini
El inédito sistema para mejorar la resistencia a los sismos en viviendas que fue desarrollado por mendocinos. Foto: Gentileza Daniel Ambrosini

El desarrollo del proyecto comenzó como una tesis doctoral, y todo el trabajo demandó dos años. Además, el recipiente se ensayó, primero, solo sobre la mesa vibratoria, y luego sobre un modelo a escala de una estructura de un piso que representa una vivienda convencional.

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