8 de Julio de 2024
Especialistas del Instituto de Ingeniería (II) de la UNAM han creado disipadores de energía sísmica con el objetivo de proteger las estructuras de edificios contra los daños causados por terremotos, incluso los de mayor intensidad. El equipo liderado por Héctor Guerrero Bobadilla desarrolló estos dispositivos innovadores, destacándose por su costo accesible, su facilidad de instalación tanto en construcciones nuevas como existentes, y en algunos casos, su durabilidad que evita la necesidad de reemplazo debido a su alta capacidad de disipación.
Esta tecnología permite ahorros significativos, aproximadamente del 10 al 15 por ciento en comparación con los sistemas estructurales tradicionales, al utilizar materiales de manera más eficiente. Guerrero Bobadilla explicó que una parte de los materiales se destina a soportar el peso del edificio, mientras que la otra se encarga de absorber la energía sísmica, garantizando así mayor seguridad.
A diferencia de otros disipadores utilizados en Japón y Estados Unidos, los desarrollados por los expertos de la UNAM están adaptados a las condiciones sísmicas particulares de México, como los movimientos de suelos blandos en la Ciudad de México.
Desde 2016, Guerrero Bobadilla ha estado investigando soluciones para minimizar los daños en edificios, puentes, estadios, aeropuertos y hospitales durante los sismos. El primer dispositivo que él y su equipo diseñaron fue un contraventeo restringido al pandeo, el cual reduce los desplazamientos laterales en las estructuras causados por movimientos sísmicos. Este dispositivo consiste en barras con un núcleo metálico y una “camisa”, rellenas de concreto o mortero reforzado, que se colocan en cada piso del edificio y absorben gran parte de la energía del temblor, deformándose en el proceso.
Una gran ventaja del dispositivo universitario es que indica visualmente cuándo necesita ser reemplazado. Esta innovación fue patentada por el II y su uso fue licenciado a una empresa spin-off dirigida por jóvenes egresados llamada Dampo Systems. Actualmente, se comercializa y se ha instalado en al menos 20 edificios. Además, la empresa cuenta con la certificación ISO-9000, lo que garantiza la calidad del trabajo y la protección adecuada de las edificaciones.
Asimismo, los especialistas han desarrollado otros dispositivos basados en fluidos viscosos, similares a los amortiguadores de los automóviles, cuyo propósito también es disminuir la energía sísmica. «Estamos realizando pruebas de laboratorio para validar su rendimiento», añadió Guerrero Bobadilla.
Se les adaptan accesorios adicionales de disipación, lo que los convierte en “un sistema totalmente novedoso que conjunta dos fuentes de disipación de energía con propiedades muy diferentes una de la otra, por lo que se vuelve muy eficiente”, comento Guerrero Bobadilla.
Además, se está colaborando con un estudiante de doctorado para desarrollar disipadores específicos para las conexiones prefabricadas entre trabes y columnas, elementos cruciales en las construcciones. Tras cuatro años de investigación, se ha solicitado una patente, la cual está actualmente en trámite.
El especialista señaló que, aunque existen dispositivos similares en el mercado, estos se aplican generalmente en estructuras de acero. Sin embargo, era necesario crear una versión para el concreto, uno de los materiales más utilizados en México.
Tecnología de protección sísmica.
Además, el equipo universitario está utilizando el principio de fricción, similar al de los frenos de los automóviles, para desarrollar otro tipo de tecnología de protección sísmica.
Junto con estos disipadores, están los aisladores sísmicos, que «desconectan» el edificio del suelo, apoyándolo en sistemas flexibles que permiten un desplazamiento lento de la estructura durante un terremoto, reduciendo así los daños. Esta tecnología es más adecuada para nuevas construcciones, ya que su implementación en edificaciones existentes es un desafío técnico costoso, comentó.
Estas innovaciones disipan tanta energía que no se dañan fácilmente y son muy estables. Pruebas de laboratorio han demostrado que pueden soportar varios terremotos de gran magnitud, a diferencia de elementos como columnas o muros que, una vez afectados, requieren reparaciones o reemplazos costosos y prolongados.
“Se tiende a pensar que los disipadores son muy caros y por eso no se usan, a pesar de que al instalarlos, gracias a su eficiencia, incluso pueden disminuir la inversión”, enfatizó el universitario.
La energía liberada por un terremoto es colosal: un sismo de magnitud 8.0 es 32 veces más potente que uno de 7.0, mil veces más que uno de 6.0, y 32 mil veces más que uno de 5.0, y así sucesivamente.
La cantidad de energía absorbida por un edificio depende de sus características, como altura, materiales de construcción, peso y el tipo de suelo donde está asentado, entre otros factores. Se estima que los dispositivos desarrollados pueden disipar hasta un 70 por ciento de esta energía.
Dispositivos como los contraventeos restringidos al pandeo, comúnmente instalados en diagonales, son especialmente eficaces para estructuras de marco, ya sean de acero o concreto. Según el experto, en lugar de resistir un sismo, es fundamental utilizar tecnología para «esquivarlo» y prevenir la fractura de los elementos esenciales de la construcción.
La deformación durante un sismo depende principalmente del tipo de suelo y las características estructurales. Superficies rígidas como las rocosas en Ciudad Universitaria experimentan menos movimiento, mientras que suelos blandos en el centro de la ciudad pueden amplificar el movimiento y causar daños significativos. Las tecnologías desarrolladas en la UNAM están diseñadas para mitigar estos problemas.
Los disipadores de energía sísmica se instalan estratégicamente según el diseño arquitectónico. En algunos casos, se colocan en la fachada para no interferir con los espacios interiores, mientras que en otros se ubican detrás de muros falsos, adaptándose a las necesidades específicas de cada proyecto.
