Ciencia y Tecnología

Aislador sísmico: nueva patente para Univalle

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Lunes, 25 Abril 2022
Agencia de Noticias Univalle

 

La Superintendencia de Industria y Comercio de Colombia concedió la solicitud de patente “Aislador Sísmico Multicapa de Caucho Reforzado con Fibras de Poliéster Bidireccionales y de espesor entre 1,1 y 2 milímetros”, que desarrollaron la Universidad del Valle y la compañía Surtidor Industrial SAS.

Este logro fue posible gracias a más de15 años de trabajo adelantado por el Grupo de Investigación en Ingeniería Sísmica, Eólica, Geotécnica y Estructural - G-7 de la Facultad de Ingeniería de la Universidad del Valle alrededor del desarrollo de aisladores sísmicos más económicos y livianos.

El profesor Johannio Marulanda Casas, actual decano de la Facultad de Ingeniería, impulsó el desarrollo que dio resultado a la patente. "Esta idea la comenzamos a trabajar en el Grupo G-7 hace más de 15 años y, con el profesor Marulanda, hace unos 8 años vimos que era una buena idea impulsarla", expresó el profesor Peter Thomson, director del Grupo G-7. “En 2003 dirigí un trabajo de grado para desarrollar aisladores menos costosos. Se encontraron resultados muy prometedores a partir de prototipos a escala reducida y desde entonces nos articulamos con la empresa Surtidor Industrial SAS”, explicó el profesor Thomson.

¿Qué es un aislador sísmico?

Estos son dispositivos de protección capaces de reducir sustancialmente las deformaciones y los daños estructurales que provocan los terremotos severos. Los aisladores conforman una capa flexible bajo la estructura que reduce las vibraciones que se transmiten desde el terreno. El diseño tradicional de los aisladores sísmicos se compone por capas de caucho intercaladas con platinas de acero y un núcleo de plomo. Sus dimensiones varían dependiendo del peso de la edificación y la intensidad del sismo, y se ubican debajo de las columnas de soporte estructural.

Santiago de Cali es la ciudad con mayor población en zona de amenaza sísmica alta de Colombia; esa es una problemática a la que el programa de Ingeniería Civil le ha prestado especial atención. El profesor Thomson explicó que en Colombia y otros países sísmicamente activos es común considerar el uso de aisladores para hospitales, puentes y otras infraestructuras críticas, pero las alternativas comerciales son costosas y pesadas.

Luego de un evento sísmico de gran magnitud es importante mantener en funcionamiento, sobre todo, los centros hospitalarios que garantizan la atención de lesionados y para minimizar las víctimas fatales. “Funciona igual que los aisladores disponibles comercialmente, pero a un precio asequible, lo que significa que podemos usarlos no solamente en hospitales sino en un gran número de estructuras, como edificios residenciales, comerciales y educativos”, dijo el profesor Peter Thomson refiriéndose al modelo propuesto por Univalle.

Adicional al diseño tradicional, se pueden encontrar aisladores sísmicos que reemplazan las láminas de acero por capas de fibra de carbono, sin embargo, ese es un material costoso. Es decir, se reduce el factor peso, pero no el económico.

¿Cómo funcionan estos dispositivos?

En un esquema normal, el edificio está adherido al suelo y, cuando se produce un temblor, este se deforma y se produce el daño. “La estructura se aísla ubicando los dispositivos en la base y el edificio se apoya sobre ellos utilizando un sistema de conexión. Estos aisladores son los que se deforman con la onda sísmica y no la estructura que está encima”, explicó el profesor Johannio Marulanda. Por otro lado, el equipo del G-7 también investigó sobre la posibilidad de usar aisladores bajo las cubiertas de los edificios, donde su movimiento reduce las deformaciones en la estructura principal.

En un artículo sobre construcción sostenible, de la revista Pesquisa Javeriana, el ingeniero Raúl Solarte, pionero en el diseño de las primeras construcciones con aisladores en el país (la Clínica Amiga y el Centro Médico Imbanaco, ambas en Cali), comenta que “pese a que hace más de 15 años empezamos a promover el uso de aisladores, hoy solo existen unos 15 edificios en Colombia que los tienen, debido a los sobrecostos que generan: un inmueble habitacional con aisladores incrementa entre el 18 % y el 20 % el costo de obra”.

Las innovaciones

Actualmente, en Colombia no se producen aisladores sísmicos en cantidades industriales, por lo que estos deben ser importados desde Chile, Estados Unidos o Europa. Además, tampoco existen laboratorios en los que se puedan ensayar. Recientemente, la empresa EYM de Bogotá construyó el primero de esta clase en Colombia. Un gran avance para la implementación de estos sistemas en las obras de infraestructura, ya que tanto la tecnología como la mano de obra son locales reduciendo costos de producción. Sin embargo, uno de los prototipos que desarrolló el grupo G-7 fue el segundo fabricado en el país, pero el primero reforzado con fibras de poliéster y el primero en ser ensayado en un laboratorio en Colombia, adaptando algunas instalaciones con las que ya cuenta la Universidad del Valle.

Otra de las innovaciones de este proyecto es que los aisladores no van fijos a la estructura ni a su soporte. Es decir, estos dispositivos tradicionalmente tienen una base que va fija a los cimientos y otra superior que se adhiere a la estructura del edificio, y, para el caso de la propuesta de Univalle, estas se omiten. De esta manera, se retira el sistema de conexión, aplicando un ahorro en materiales.


Univalle cuenta con una alianza estratégica con la industria que permite la comercialización de estos desarrollos. En este caso, el proyecto se avanzó de la mano de Surtidor Industrial S.A.S, una empresa especializada en diseño, fabricación, producción, construcción, extrusión e inyección de artículos en caucho natural o sintético, y en el maquinado de plásticos de ingeniería, brindando asesorías en mantenimiento a los sectores Aeronáuticos, Militar, Industrial, Farmacéutico, Alimenticio, Construcción, entre otros. El profesor Peter Thomson añadió que el próximo paso es trabajar con la compañía Surtidor Industrial SAS para comercializar el diseño con la meta de producirlos a escala industrial en Colombia.

Las proyecciones

En el marco del proyecto de investigación, los profesores Thomson y Marulanda dirigieron la tesis doctoral de la ingeniera Ingrid Madera, la tesis de maestría del ingeniero Julio Tocoche y varios trabajos de grado de estudiantes de Ingeniería Civil. El siguiente paso en la investigación es el desarrollo de Eco-Aisladores, aisladores sísmicos producidos con caucho reciclado. El profesor Albert Ortiz, Director de la Escuela de Ingeniería Civil y Geomática, se incorporó al proyecto y ahora lidera la investigación, con estudiantes de doctorado, maestría y pregrado. Actualmente este proyecto hace parte de un programa financiado por Minciencias, donde también participan las Universidades Javeriana, EAFIT y Federico II de Nápoles (Italia), y las empresas Surtidor Industrial y Cauchos de Occidente.

Adicionalmente, luego de la experiencia con la adaptación del Laboratorio Marco de Pruebas para Homologaciones (MaP-H) para realizar las pruebas de los prototipos en escala real, la Escuela de Ingeniería Civil y Geomática avanza en la construcción de una máquina que permita evaluar la idoneidad de los aisladores fabricados por la Universidad e incluso cualquier aislador producido en Colombia o fuera del país. Con este adelanto, los fabricantes no tendrán que enviar sus dispositivos al exterior para su ensayo, sino que se crea la oferta local, lo que permite a su vez una disminución en los costos finales de estos dispositivos.

“Con los resultados de la investigación desarrollamos una propuesta para aplicar el sistema de aisladores sísmicos en las cubiertas de los edificios de la Facultad de Ingeniería de la Universidad del Valle, para repotenciar su comportamiento sismo resistente con una pequeña fracción del costo de su reforzamiento estructural convencional. Esta propuesta ya está en conocimiento de la Oficina de Planeación y Desarrollo Institucional, y de la Dirección de Infraestructura Universitaria”, afirmó el profesor Johannio Marulanda, quien además indicó que se encuentran adelantando la gestión de recursos para viabilizar este proyecto.

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