ACELERÓGRAFOS. Para calcular el impacto de los sismos sobre las edificaciones es poco diciente tratar de una escala cualitativa (intensidad), una escala cuantitativa (magnitud) o calcular la energía liberada en el hipocentro del sismo. Por consecuente en el ámbito de la ingeniería se suelen medir los sismos en términos de la aceleración que experimenta un cuerpo en la superficie terrestre. Y para esto se toma como referencia la aceleración de la gravedad. En Ingeniería es importante estimar las fuerzas que actúan sobre suelos y estructuras durante un sismo; los acelerógrafos son dispositivos útiles para este fin, ya que son capaces de medir la aceleración que actúa sobre ellos, aun para valores superiores a la magnitud y la gravedad terrestre. El Acelerógrafo es un equipo que mide la aceleración que actúa sobre los suelos y los edificios, funcionan con los mismos principios que un sismógrafo pero sus características dinámicas son tales, que son más sensibles a los cambios de aceleración que a los de velocidad, su relación masa/rigidez es más pequeña que la de un sismógrafo ya que la rigidez es mucho mayor para poder tener una amplificación menor y captar un registro sísmico completo conocido como acelerograma , su sensibilidad disminuye haciéndolo apto para registrar eventos sísmicos de mayor magnitud. Poseen dispositivos de arranque que se activan cuando el movimiento alcanza cierta magnitud, entra en operación solo cuando se sobrepasa el umbral establecido, han evolucionado considerablemente desde los años 30, los más modernos captan la información en una memoria o en cinta magnética, esto propicia una ventaja ya que se puede procesar dicha información rápidamente con ayuda de un programa de computadora, normalmente registran los cambios de aceleración en función del tiempo en las direcciones de los tres ejes coordenados. (Lagos, 2014) Una de las mayores cualidades de los acelerógrafos es que poseen dispositivos de arranque que los activan cuando el movimiento alcanza cierta intensidad, de tal forma que entra en operación sólo cuando se sobrepasa el umbral establecido, evitando el registro ininterrumpido durante las 24 horas del día. El aparato evalúa continuamente el movimiento y la señal analógica adquirida por los sensores es convertida a muestras digitales que, mediante un algoritmo de activación se verifican si se satisfacen el umbral de disparo; cuando éste es rebasado, se comienza el almacenamiento de la información en memoria RAM o en dispositivos tipo flash. Los instrumentos cuentan con un retardo digital fijo o programable, conocido como memoria de pre-evento, que es el almacenamiento disponible para guardar los valores anteriores al umbral de activación, este umbral es un valor de aceleración predeterminado, que una vez que se alcanza, permite que el equipo almacene la información. También posee una memoria de posevento, para el almacenamiento después de cierto tiempo que se haya dejado de cumplir con el umbral de activación para poder tener el registro completo del sismo. El acelerógrafo nos va a permitir obtener la aceleración del suelo durante un terremoto, en función del tiempo. Es un instrumento que posee además una baja amplificación, para evitar la saturación. Como el movimiento sísmico en la proximidad de la fuente tiene un elevado contenido en altas frecuencias, el periodo natural del acelerógrafo puede estar comprendido entre, prácticamente 0 s y 0.1 s. Además, el amortiguamiento oscila entre el 50 y el 100% del amortiguamiento crítico, para conseguir que después de cada oscilación el acelerómetro quede preparado para recibir nuevos movimientos. Por tanto, el sensor con estas características tendrá una curva plana de sensibilidad en aceleración para el citado rango de frecuencias.(Carreño, Bravo, Suárez, & Tordesilla, 1999) En la Figura 8 vemos unas curvas representativas de dos tipos de instrumentos comparadas con la curva teórica de respuesta de un acelerógrafo ideal. Figura 1. Respuesta de un acelerógrafo. La línea discontinua correspondería a un acelerógrafo perfecto, mientras que las líneas continuas muestran la respuesta de dos acelerógrafos: el superior para 25 Hz. de frecuencia natural y amortiguamiento 0.6, y el inferior para 7 Hz. Y amortiguamiento 1. Todos los acelerógrafos, independientemente del tipo de registro (analógicos o digitales), constan de cuatro partes comunes: Sistema de disparo (Carreño et al., 1999) Puesto que el registro del acelerógrafo no es continuo, se encuentra en una situación de alerta a la espera de una excitación que lo ponga en funcionamiento. Para ello cuenta con un sensor de bajo consumo que se dispara por la llegada de las primeras ondas, cuando estas superan un umbral de aceleración y frecuencia al que ha sido ajustado previamente. De esta forma se consigue que la pérdida de información sea pequeña, y se consigue alta autonomía y fácil mantenimiento. Para evitar esa pequeña pérdida de información anterior a la superación del umbral prefijado, los acelerógrafos digitales cuentan con una memoria pre-evento, por la que la señal procedente del sensor es continuamente digitalizada e introducida en una memoria cíclica, y cuando se detecta un valor de aceleración igual o superior a la de disparo se acciona el sistema de registro, guardándose primero la información que hay en memoria. De esta forma no se pierden las primeras llegadas de los eventos, y se obtienen registros completos. Sensor y transductor Ambos forman un cuerpo común, y convierten la energía del movimiento del suelo en otro tipo de energía, bien sea mecánica, electromagnética o electrónica. Sistema de registro Es el encargado de almacenar los eventos que se producen. Puede ser de varios tipos: - Registro gráfico directo: sobre película fotográfica. - Registro en cinta magnética. - Registro en memoria de estado sólido. Es el más util izado. Sistema de tiempo Nos permite hacer un registro simultáneo del tiempo. Además de contar con un reloj interno de cristal de cuarzo, que no está relacionado con ninguna base de tiempo absoluto, puede estar conectado a un receptor de ti empo GPS. Los acelerógrafos digitales actuales estás comprendidos por dos partes principales que son los sensores y el registrador; los primeros se componen de acelerómetros con arreglos triaxiales en forma ortogonal, el registrador tiene tres componentes, la primera de sus partes realiza la conversión analógica-digital, la segunda se encarga del control de datos y la ultima de su almacenamiento. Su operación consiste en convertir las señales análogas de los sensores a muestras digitales. Figura 2. Componentes de un acelerógrafo.
