Estudiar el suelo para construir, ahora es más barato con sistema diseñado en la UNAM

En el Instituto de Ingeniería (II) de la UNAM se desarrolló un sistema portátil de adquisición de datos sísmicos –necesarios para realizar obras de construcción de acuerdo con los reglamentos de las ciudades–, el cual además de ser más eficiente es económico, respecto de los usados en la actualidad.

El análisis sismológico del suelo también se podría usar en la industria minera y en algunas ramas del sector energético (por ejemplo, sería útil para las empresas gaseras que necesitan conocer las características del suelo antes de realizar exploraciones). La innovación ya tiene la solicitud de patente nacional.

El proyecto denominado “Sistema Portátil de Adquisición de Datos Sísmicos en Disposición Concéntrica”, ganador del primer lugar de la octava edición del Programa para el Fomento al Patentamiento y la Innovación (Profopi) de la UNAM, permite adquirir información del suelo en zonas urbanas, de manera no invasiva y rápida.

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Otras de sus ventajas son que, de manera proporcional, el sistema alcanza profundidades de penetración 20 veces el diámetro del dispositivo; además, requiere de un sólo operador con la consecuente disminución de los tiempos requeridos para realizar la denominada “estimación de la velocidad de cortante en función de la profundidad”.

Sus desarrolladores son la diseñadora industrial Roxana Joycie Reyna Vielma; el ingeniero Rodrigo Rojas Hernández; y el maestro en geofísica Miguel Rodríguez González, integrantes de la coordinación de Ingeniería Sismológica del II.

Reyna Vielma señaló que los datos sísmicos que se captan con este instrumento sirven para hacer estudios de suelo que permiten construir de manera adecuada de acuerdo con el reglamento de construcción de ciudades como la de México. El equipo se diseñó específicamente para zonas urbanas.

A su vez, Miguel Rodríguez añadió: el sistema portátil se requiere para hacer un “ensaye sismológico”, es decir, un estudio en el que se estima la velocidad de cortante, en función de la profundidad, que es una propiedad mecánica de los materiales, en este caso del suelo, la cual es indispensable conocer en cada sitio donde se va a edificar una gran obra civil. “Hay suelos con poca capacidad de sustentación”.

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Hasta ahora, agregó Rodrigo Rojas, los análisis se elaboran con equipos de exploración somera que consisten en cables con extensión aproximada de 120 metros de longitud. Sin embargo, en ocasiones en los sitios de edificación no hay demasiado espacio, razón por la cual el tránsito de personas, maquinaria, camiones y otros vehículos dificulta las mediciones.

En contraste, el sistema portátil desarrollado por los universitarios es capaz de obtener la información del terreno en un espacio más reducido, toda vez que sus arreglos circulares miden de dos a cuatro metros de diámetro y logran obtener información del subsuelo hasta profundidades de entre diez y 20 veces el diámetro del arreglo.

El sistema de adquisición de datos, prosiguió Reyna Vielma, se desliza desde la batea de una camioneta a través de un sistema de rieles, de tal forma que un solo operador (no cuatro o cinco, como se necesita en la actualidad) puede bajarlo, abrirlo y colocar los 16 sensores en el piso para comenzar las mediciones.

Esos sensores, llamados geófonos, se encuentran dentro del módulo circular que se despliega y al disponerlos sobre el terreno detectan el movimiento que se origina por la vibración ambiental, el ruido antropogénico o el desplazamiento de maquinaria, subrayó.

“Todo ese tipo de vibraciones son registradas de manera simultánea y toda la información se guarda en una computadora. Posteriormente se procesan los datos y se obtiene la estructura de la velocidad de cortante en función de la profundidad”, puntualizó.

El sistema portátil adquiere los datos sísmicos en alrededor de 30 minutos por cada sitio de estudio, a diferencia de aproximadamente media jornada de trabajo que requieren los métodos actuales. Lo anterior, junto con la adaptación del software, abaratan los costos en alrededor de 50 por ciento.

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El prototipo está hecho de acero inoxidable; no obstante, se tiene planeado cambiar ese material por otro más ligero, como aluminio o polímeros sintéticos de alta resistencia, a fin de aligerarle la carga al operador y permitirle manipular la herramienta de mejor manera, aclaró la diseñadora industrial.

Miguel Rodríguez expuso que las técnicas convencionales de medición requieren explotar una carga de dinamita para obtener movimiento del suelo que arroje información de la profundidad. Lo que está excluido en zonas urbanas. En cambio, “con este equipo usamos lo cotidiano, el movimiento de personas y vehículos, y el trabajo normal de la ciudad, lo cual produce vibraciones, con características que dependen de la estructura del suelo”. El ruido ambiente es persistente y es la información que utiliza el ensaye.

Lo que hemos hecho, abundó, es llevar técnicas sismológicas a la ingeniería. La literatura mostró que este tipo de arreglos pequeños para alcanzar profundidades importantes, de varias decenas de metros, se puede realizar.

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