En los últimos días se ha puesto muy de moda hablar de vibraciones estructurales, la noticia de la caída de un puente en un municipio de Colombia, que causó la muerte de dos jóvenes policías, dejó conmocionado a todo el país, pero sobretodo planteó serías dudas sobre la seguridad industrial y la construcción de estas estructuras.
Qué es una vibración estructural, cuáles son las causas y efectos, pero sobre todo cómo evitar daños mortales, son algunos de los interrogantes que nos hacemos todos, después de éste trágico suceso.
En este artículo, hablaremos sobre este tema que es de suma importancia y compromete vidas humanas, además, les contaremos sobre la regulación que existe al respecto en Colombia para controlar y garantizar la seguridad de sus estructuras y construcciones.
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¿Qué son las vibraciones estructurales?
Cuando ocurre un movimiento o una oscilación en los edificios, puentes, unidades de almacenamiento, etc., generados por compresores, bombas, motores o por fuerzas externas como el viento, la actividad sísmica o el tráfico, se producen las llamadas vibraciones en las vigas de la estructura, conocidas comúnmente como vibraciones estructurales que pueden ser muy peligrosas si no se controlan adecuadamente.
La vibración es producida por una “resonancia mecánica” que es causada por las fuerzas dinámicas que coinciden con las frecuencias naturales de la estructura de soporte. Esta resonancia se amplifica demasiadas veces provocando vibraciones en las vigas sobre los límites de operación seguros, como respuesta dinámica a la excitación externa.
Dicha excitación puede ser periódica, como la vibración causada por un motor o el movimiento de las olas en un puente, o puede ser transitoria, como la vibración causada por un terremoto. En ambos casos se producen fallas en las construcciones que pueden ser difíciles de restaurar.
Estas fallas o mejor daños sobre la edificación, tienen efectos adversos en la capacidad de funcionamiento la misma, llegando incluso a tener que declararla como inhabitable o no apta para el uso.
Causas de las Vibraciones Estructurales
Las excitaciones que producen vibraciones estructurales provienen de muchas fuentes, son diversas y variadas y para efectos de lo que nos ocupa en este artículo. Hemos clasificado en causas naturales y causas artificiales.
El Viento: Las vibraciones estructurales inducidas por el viento son una causa natural muy común y frecuente de la excitación en edificios altos, puentes y otras estructuras. A medida que aumenta la velocidad del viento, las vigas y soportes de las construcciones comienzan a oscilar, causando vibraciones que con el tiempo, dañan las estructuras.
Actividad sísmica: Otra causa natural pues son los terremotos y movimientos telúricos del suelo los que producen las vibraciones estructurales. Las ondas sísmicas hacen que la estructura oscile, causando daños si la estructura no está diseñada para resistir estas fuerzas.
Tráfico vehícular: Causa no natural o artificial de las vibraciones estructurales, esto se debe a que cuando los vehículos pasan sobre (torres de parqueo, puentes, etc), o cerca de una edificación, con el tiempo, las excitaciones causadas por el movimiento pueden dañar las estructuras.
Maquinaria liviana y pesada: Es otra de las causas artificiales que producen vibraciones estructurales, debido a que el uso de maquinaria como mezcladoras, compactadoras, motobombas, entre otras, genera oscilaciones en vigas y soportes de las edificaciones.
Regulación de las vibraciones estructurales en Colombia
Existen diversas normas internacionales de carácter técnico, la ISO 2631- 1 y 2 sobre vibraciones mecánicas y choques, la ISO 4866 que contiene directrices para la medición de las vibraciones y evaluación de sus efectos sobre las estructuras, la ISO 10137 que determina las bases para el diseño de estructuras y otras más que no mencionaremos, pues enfatizamos la normatividad Colombiana.
La Norma Colombiana NSR-10 establece requisitos y procedimientos para el diseño sísmico de estructuras, así como el manejo adecuado de las evaluaciones de seguridad estructural. Es una norma obligatoria y su cumplimiento es verificado por la Autoridad Nacional de Licencias Ambientales (ANLA).
En ella se detallan un conjunto de criterios y procedimientos que se deben implementar en la construcción de edificios, puentes, torres y otras estructuras con el fin de garantizar la seguridad antisísmica y vibracional, incluyendo la consideración de cargas sísmicas, la elección de materiales adecuados y la implementación de medidas de protección.
La norma también establece los requisitos para la evaluación de la seguridad estructural, incluyendo la identificación y evaluación de las fuentes de excitación sísmica, la evaluación de la capacidad resistente de la estructura y la evaluación de las deformaciones y desplazamientos producidos por las vibraciones estructurales.
Cómo evitar daños por vibraciones estructurales
Normalmente, son las vibraciones estructurales percibidas por los humanos, las que generan una alerta por la posibilidad de daño a las edificaciones y existen varias estrategias aplicables en todos los casos para reducir e incluso evitar los daños.
Diseño adecuado: Es importante diseñar la estructura para que resista las fuerzas que causan las oscilaciones. Esto incluye, no solo considerar la carga sísmica, la del viento y las vibraciones generadas por el tráfico y la maquinaria en el diseño, sino también elegir los materiales adecuados para su construcción.
Aislamiento de vibraciones: Es posible evitar daños irreparables en las edificaciones y construcciones que tengan un riesgo alto de oscilaciones, instalando sistemas y equipos que aíslen las vibraciones estructurales, como amortiguadores y resortes, que pueden absorber los estos movimientos antes de que lleguen a la estructura.
Mantenimiento regular: aunque puede ser obvio, no está de más mencionar que realizar un mantenimiento regular de la estructura evitará daños irreparables por las vibraciones estructurales. Esto incluye inspeccionar la estructura para detectar cualquier daño, repararlo y reemplazar los componentes dañados.
Monitoreo constante de las vibraciones estructurales
Como dicen las abuelas “Prevenir es curar”, así que, en este caso el monitoreo de vibraciones es la mejor manera para detectar y evitar las vibraciones estructurales. Con equipos de última tecnología como estaciones de monitoreo que tengan sensores de vibraciones capaces de medir la amplitud y frecuencia de las oscilaciones.
Con este tipo de tecnología se puede detectar una vibración anormalmente alta, para tomar las medidas necesarias y evitar daños en la estructura. En High Tech Environmental contamos con equipos de monitoreo de vibraciones estructurales, que le permiten medir y analizar datos en tiempo real.
Los monitores y estaciones de monitoreo de vibraciones estructurales de High Tech Environmental, cumplen con todos los estándares de calidad internacional, además tienen un software muy preciso que genera informes detallados sobre las vibraciones en la estructura.
Tenemos equipos que se adecúan a sus necesidades como el SV 803 que es un monitor de vibraciones inalámbrico de Svantek diseñado para la medición de vibraciones estructurales en edificios y suelos. El medidor y analizador de nivel de vibraciones SVAN 974 está diseñado para mediciones generales del estado de la maquinaria.
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