Una colaboración internacional entre un egresado de la Universidad del Valle y un profesor de la misma institución, ha resultado en un primer paso hacia una amortiguación sísmica más económica y más ligera.
El tamaño del mercado mundial de dispositivos de protección sísmica, se prevé que alcance los 1.525,4 millones de dólares estadounidenses en 2023. Para el 2033 es posible que su valor supere los 2.220,8 millones de dólares estadounidenses, según un reporte de mercado de Future Market Insights (FMI).
Pero hay un reto para encontrar dispositivos que sean ligeros y no requieran energía para funcionar. Por eso los investigadores están explorando dispositivos NES (Nonlinear Energy Sinks, es decir, sumideros de energía no lineales).
Eliot Motato, profesor asistente de Ingeniería de la University of Indianapolis y Fabio G. Guerrero profesor de la Facultad de Ingeniería de la Univalle, vinculado al Grupo de Investigación en Sistemas de Telecomunicaciones, SISTEL-UV trabajaron juntos para estudiar el desempeño de absorbedores de energía NES simulando actividad sísmica dentro de la parametrización de las normas de construcción europeas para probar matemáticamente la respuesta de los dispositivos absorbedores de energía.
“Se generaron por software muestras aleatorias de sismos que satisfacen la norma Eurocode 8, usando la teoría matemática de procesos estocásticos”, dijo Guerrero.
La Investigación
En una publicación titulada “Numerical Tuning of Nonlinear Energy Sinks in Shear Buildings” en la publicacion cientifica Journal of Vibration Engineering & Technologies, los investigadores combinaron las experticias del profesor Guerrero en señales aleatorias y procesos estocásticos, con las experticias en el diseño de absorbedores de vibraciones no lineales y análisis estructural del profesor Motato.
El fruto de esta labor fue un modelo matemático que simuló cómo reaccionan los sumideros de energía no lineales bajo diferentes condiciones sísmicas, en una estructura simulada de tres pisos.
Es esencial mitigar el riesgo sísmico en estructuras nuevas y existentes del país, porque casi 83% de la población de Colombia vive en zonas de amenaza sísmica intermedia y alta, según el Instituto Distrital de Gestión de Riesgos y Cambio Climático.
El profesor Guerrero, de la Escuela de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, explicó que, dado que el análisis de señales aleatorias y procesos estocásticos se emplea en la teoría de comunicaciones, aplicó estas habilidades al proyecto de modelación sísmica.
“Desarrollamos un algoritmo de generación de señales dentro de Eurocode-8, la norma de construcción de la Unión Europea”, el cual fue usado para excitar el modelo de una estructura acoplada con dispositivos NES, dijo el profesor Guerrero.
Los investigadores manifiestan que el uso de múltiples NES interactuando con una misma estructura, es un método efectivo en el control de vibraciones sísmicas dado que se busca que cada sumidero de energía se sintonice a un nivel de energía diferente, proporcionando una atenuación de vibraciones robusta frente a excitaciones aleatorias en un rango más amplio de intensidades de energías de entrada.
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El Futuro
El profesor Motato explicó que ahora la meta es la construcción en los Estados Unidos de un modelo a escala de 10 pisos acoplado a un prototipo NES con el fin de validar experimentalmente el desempeño de estos dispositivos a cambios en las condiciones de operación y cambios en los parámetros del mismo.
“Una de estas ventajas es que es pasiva, no necesita energía eléctrica y este dispositivos puede ser muy barato y puede ponerlos en estructuras que tienen vulnerabilidad”, dijo el profesor Motato.
Los investigadores esperan que estos dispositivos, que son mucho más ligeros y pequeños que otras formas de amortiguación, puedan ser implementados un día en edificios nuevos y renovados en Cali, Colombia.
Hace años, el profesor Motato estudió en el programa de Maestría en Ingeniería Automática y conoció al profesor Guerrero, desarrollando una colaboración que resultó en producción científica.
“Mi tiempo en Univalle fue agradable y siempre recuerdo con afecto a todos los profesores que contribuyeron en mi formación”, manifestó el profesor Motato.
Los investigadores quieren involucrar estudiantes de Univalle en la investigación que salió de esta publicación científica.
“Nos gustaría vincular estudiantes de Univalle para seguir trabajando en este tema, y de esta manera aportar para el desarrollo de la región en esta temática”, plantearon los profesores .
Si le interesa contactar al investigador o conocer más sobre el proyecto, escriba a la Oficina de Comunicaciones Facultad de Ingeniería: comunicaingenieria(arroba)correounivalle.edu.co
Foto de la portada: El Profesor Fabio G. Guerrero. Crédito: Andrew James/NCC-FI/Univalle
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