Diseñan dispositivo que disipa la energía y protege redes esenciales de edificios ante sismos

Para cambiar este enfoque, el ingeniero civil Bryan Chalarca Echeverri, de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), Ph. D. en Ingeniería Sísmica y Sismología de la Escuela Universitaria Superior Pavia (IUSS) (Italia), desarrolló el dispositivo de restricción sísmica sin riostras (DRSR), un innovador sistema inspirado en el movimiento de un péndulo que controla y disipa la energía sísmica durante un terremoto protegiendo eficientemente los elementos suspendidos más que los sistemas convencionales.

El DRSR fue galardonado en la categoría de “No estructurales” del Premio Diseño e Innovación Global 2024, entregado por la Sociedad Internacional de Sistemas Antisísmicos (ASSISI), reconocimiento otorgado tras la evaluación por un jurado internacional a 37 propuestas de 14 países. Su tecnología, que incorpora un sistema de amortiguamiento por fricción para reducir el movimiento sísmico y proteger los elementos no estructurales de los edificios, se destacó entre otras soluciones por su creatividad y efectividad.

En la actualidad el diseño sísmico de los elementos no estructurales suspendidos se basa en el uso de diagonales o riostras, y aunque el objetivo de estos elementos rígidos es limitar el movimiento lateral de los componentes no estructurales durante un sismo, el diseño tradicional con riostras tiene un gran inconveniente: durante los sismos las conexiones de las riostras o diagonales sufren daños considerables que no solo afectan la estabilidad de los sistemas suspendidos, sino que además incrementan los costos de reparación y mantenimiento después del evento sísmico.

Los edificios, especialmente los hospitales, que dependen de estos elementos suspendidos para mantener sus operaciones, pueden enfrentar una interrupción grave si las redes de distribución se dañan. La caída de sistemas eléctricos, de agua o de oxígeno puede poner en riesgo vidas humanas, lo que convierte la protección de estos componentes no estructurales en una prioridad para garantizar la resiliencia de las edificaciones.

“El principio detrás del sistema es similar al de un péndulo amortiguado que se balancea para absorber energía. Los elementos suspendidos –como tuberías y cables– se mueven de forma controlada y flexible, evitando que sufran daños severos. Esto es crucial para mantener la operatividad de los edificios, especialmente en hospitales donde la continuidad de los sistemas es vital para la atención de los pacientes”, explica el investigador Chalarca.

Resultados prometedores

El DRSR se ha probado en simulaciones sísmicas en modelaciones numéricas y laboratorios especializados. En las pruebas se recrearon sismos de alta intensidad y se compararon los resultados de los elementos no estructurales equipados con el nuevo sistema frente a los que usaban sistemas convencionales con riostras.

Los resultados demostraron una mejora significativa en la protección de los elementos no estructurales: en simulaciones realizadas considerando diferentes intensidades sísmicas se observó una importante reducción de los desplazamientos laterales máximos, además de una eliminación de las deformaciones residuales de los elementos de soporte al usar el sistema DRSR en comparación con los sistemas tradicionales arriostrados.

Estos datos validan la efectividad de la innovación del investigador Chalarca, al demostrar que no solo protege mejor los elementos no estructurales, sino que también ofrece una solución más eficiente y menos costosa que los sistemas tradicionales, que requieren de reparaciones frecuentes tras un sismo.

El DRSR no solo ofrece beneficios en términos de desempeño sísmico, sino que también tiene un impacto económico y social significativo. Al reducir los costos de reparación de los sistemas no estructurales y minimizar las interrupciones operativas, el dispositivo representa una inversión rentable para los propietarios y administradores de edificios. Además, al garantizar que infraestructuras críticas como hospitales sigan operando después de un terremoto, se contribuye a la estabilidad social y económica de las comunidades afectadas.

“El objetivo de este dispositivo es crear un entorno construido verdaderamente resiliente, que no solo proteja la estructura del edificio, sino que además asegure que los elementos internos sigan funcionando, lo que es crucial para la seguridad y operatividad postsismo”, afirma el investigador.

El DRSR tiene aplicaciones no solo en hospitales y edificios residenciales, sino también en infraestructuras críticas como plantas industriales e infraestructura energética. El investigador Chalarca está explorando su implementación en estos sectores, donde la resiliencia es esencial para la seguridad pública. “La ingeniería debe evolucionar para responder a los desafíos de un mundo cambiante, y el DRSR es un paso en esa dirección,” concluye.

El sistema de péndulo con amortiguamiento suplementario ha sido innovadoramente desarrollado y patentado en Italia, destacándose como una tecnología pionera en la protección sísmica de elementos no estructurales. Actualmente se está gestionando la patente en Colombia y otras regiones sísmicamente activas, con el fin de expandir su aplicabilidad internacional y proteger la tecnología en diversas regiones.