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Construcciones a prueba de sismos en la Mesa Vibradora

La Mesa Vibradora evalúa la resistencia sísmica de modelos de viviendas, edificios, templos e infraestructura. Foto: Arturo Orta.

19-09-2013

Por María Luisa Santillán, DGDC-UNAM




Existen países altamente sísmicos como Japón, Chile, Taiwán o México. En ellos, los movimientos telúricos en ocasiones causan graves estragos, incluyendo el aspecto emocional al que se enfrenta la población a causa de estos fenómenos.

Justamente  estas características han impulsado las investigaciones en torno a los sismos, desde el estudio de materiales, estructuras, equipos mecánicos, electrónicos o de comunicaciones, hasta la educación a la ciudadanía.

El Instituto de Ingeniería de la UNAM cuenta con el Laboratorio de la Mesa Vibradora cuyo sistema le permite simular movimientos sísmicos de distintas características, con el fin de conocer y analizar la capacidad sísmica que tienen las estructuras.

Ubicado junto al Jardín Botánico, el laboratorio entró en operaciones en 1997 y desde entonces ha funcionado de forma ininterrumpida. Fue donada a la UNAM por el Kajima Technical Research Institute de Japón en 1992, el cual sometió a licitación el equipo y escogió al Instituto de Ingeniería entre diversas universidades de todo el mundo.

El maestro Roberto Durán Hernández, responsable de esta unidad de investigación sísmica, señaló que por sus características la Mesa Vibradora no sólo es única en México sino en Latinoamérica.

Características que la hacen única

La Mesa Vibradora es una plataforma metálica de aluminio de 4x4 metros y cuyo peso es de 8.5 toneladas. Tiene ocho actuadores: cuatro horizontales con una capacidad de 10 toneladas cada uno y con un desplazamiento máximo de 15 cm en cada lado y cuatro verticales, con capacidad de 20 toneladas y con carrera máxima de 7.5 cm cada uno.

Los actuadores de la mesa vibradora, parecidos a los gatos hidráulicos que se utilizan en un coche, funcionan con fluido hidráulico. Todos están sujetos a la plataforma, de tal manera que cuando se introduce un comando de movimiento en la computadora se desplazan de acuerdo con el dato que se les indicó.

Las bombas del sistema de potencia dan la presión al flujo hidráulico que circula por las mangueras conectadas a los actuadores. Además tiene torres de enfriamiento que hacen que el aceite que está en constante movimiento y se está calentando tenga una temperatura adecuada, es decir, tiene que cumplir con cierta presión y temperatura para poder operar.

Algunas de las pruebas que pueden realizarse en la Mesa Vibradora son estudios de respuesta dinámica de elementos y sistemas estructurales, demostración de la validez de conceptos estructurales, desarrollo y validación de modelos analíticos, así como evaluación y validación del comportamiento de equipo mecánico, eléctrico, electrónico y de comunicaciones ante sismos.

Investigar para aminorar daños

El maestro Durán Hernández comentó que un sistema como el de la Mesa Vibradora sirve para no esperar a que la naturaleza nos diga en qué estamos fallando desde el punto de vista sísmico. “Los países que tienen sistemas de este tipo los requieren para hacer las investigaciones necesarias en sismos”.

Para realizar una simulación, es necesario escalar los modelos que se pretende ensayar (pues por el tamaño de la Mesa Vibradora no es posible hacerlos a escala natural), de manera que queden dentro de la plataforma. “Hay que cumplir con ciertas leyes de similitud, como se les llama, para tener la seguridad de que la respuesta del modelo que estoy ensayando va a ser representativa del prototipo que quiero investigar”, explicó el maestro Durán Hernández.

Cabe destacar que los ensayos que se realizan en la Mesa Vibradora son dinámicos y normalmente de corta duración, entre 30 y 40 segundos por movimiento. Además de que se colocan una serie de instrumentos en el modelo para monitorear su respuesta.

En el laboratorio se han realizado ensayos de construcciones típicas del estado de Guerrero, templos estilo colonial, mampostería típica de las construcciones multifamiliares, modelos de edificios prefabricados, componentes eléctricos, transformadores y columnas del segundo piso del Anillo Periférico, entre otros.

Las investigaciones realizadas en el Laboratorio de la Mesa Vibradora han rendido frutos. Por ejemplo, actualmente en los reglamentos de construcción del Distrito Federal, en sus Normas Técnicas Complementarias para Diseño y Construcción de Estructuras de Mampostería, hay modificaciones gracias a los resultados arrojados por los protocolos de investigación que en ella se realizan.

El maestro Durán señaló que en el Laboratorio se hacen investigaciones sobre el comportamiento y la respuesta tridimensional de los modelos. “Aquí lo que se pretende es ver si la respuesta del modelo cumple mi hipótesis de diseño. Cuando alguien viene a hacer un estudio, tiene la obligación de tener resultados previos para poder comprobar si el comportamiento de su modelo cumple con los requisitos sísmicos que se supone tiene que cumplir”.

Dijo que con las aportaciones obtenidas de los estudios realizados en este laboratorio se pretende hacer mejoras en la práctica constructiva para que las edificaciones sean más seguras, así sea una pequeña casa o un edificio, además de que si desafortunadamente sufren de algún daño debido a un sismo, se cuente con las técnicas de rehabilitación necesarias.

El ingeniero comentó que en el Laboratorio de la Mesa Vibradora se realizan ensayos para instituciones de la misma Universidad y algunas ajenas a esta, tales como CFE, el Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares (que es el enlace de la nucleoeléctrica Laguna Verde), entre otras.

“Estamos viviendo en una zona altamente sísmica y ni los sismos se van a terminar, ni nosotros nos vamos a ir de aquí. Entonces hay que hacer lo necesario para minimizar los daños y aminorar los problemas que pudieran ocurrir por un sismo. Ninguna estructura va a estar exenta de agrietamiento, pero el objetivo es que no sufra daños de consideración", concluyó.

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