¿COMO FUNCIONA UN SISMÓGRAFO?
Las ondas sísmicas pueden ser registradas mediante los aparatos denominados sismógrafos. Estos son diseñados para registrar aceleraciones, velocidades o desplazamientos. La sismología considera tres tipos de sismógrafos, mecánico, electromagnético y de banda ancha. En Ingeniería sísmica los mas utilizados son los que registran aceleraciones, que son los llamados acelerómetros.
ANTECEDENTES DE LOS SISMÓGRAFOS
El sismógrafo Chan-Heng es el primer sismógrafo conocido, se construyó en China alrededor del año 130 d.C. Consistía en una vasija de bronce que contenía seis bolas en equilibrio en las bocas de seis dragones situados alrededor de la vasija. Si una o más bolas se caía de la boca de los dragones al interior de las ranas, se sabía que había habido un onda sísmica.
Sismómetro de Bosch-Omori.
Es un péndulo horizontal con una pluma que marca directamente la bobina de papel. Con él, el japonés Omori registro el terremoto de 1906 en San Francisco.
Sismómetro portátil (1950).
Su estructura robusta permitió que pudieran ser ubicados en el campo. El mismo modulo traducía los movimientos a impulsos eléctricos, de modo que la señal podía ser transmitida a cierta distancia.
Sismómetro portátil de Wilmore(1980).
Dentro de este dispositivo tubular, una masa sensible vibra y se desplaza al compás de la energía sísmica. Un electroimán traduce esa vibración a señales eléctricas. Y estas serán transmitidas a un computador que llevara el registro y el control.
Principio de Operación del Sismógrafo
Se basa en el principio de inercia de los cuerpos. Este principio dice que todos los cuerpos tienen una resistencia al movimiento o a variar su velocidad así, el movimiento del suelo puede ser medido con respecto a la posición de una masa suspendida por un elemento que le permita permanecer en reposo por algunos instantes con respecto al suelo.
El mecanismo consiste usualmente en una masa suspendida de un resorte atado a un soporte acoplado al suelo, cuando el soporte se sacude al paso de las ondas sísmicas, la inercia de la masa hace que ésta permanezca un instante en el mismo sitio de reposo. Posteriormente cuando la masa sale del reposo, tiende a oscilar. Sin embargo, ya que esta oscilación posterior del péndulo no refleja el verdadero movimiento del suelo, es necesario amortiguarla. En la siguiente figura se ha representado un aparato en el que el amortiguamiento se logra por medio de una lámina sumergida en un líquido (comúnmente aceite).
Este era el método utilizado en los aparatos antiguos, actualmente se logra por medio de bobinas o imanes que ejercen las fuerzas amortiguadoras de la oscilación libre de la masa.
Si se sujeta un lápiz a la masa suspendida, para que pueda inscribir en un papel pegado sobre un cilindro que gira a velocidad constante, se podrá registrar una componente del movimiento del suelo. El instrumento hasta aquí descrito, detecta la componente vertical del movimiento del suelo y se conoce como sismógrafo vertical. El papel donde traza el movimiento se conoce como sismograma.
Como el movimiento del suelo tiene lugar en las tres dimensiones del espacio, los movimientos del suelo también tienen dos componentes horizontales. Para medir este movimiento se requiere de péndulos horizontales que oscilan como una puerta aunque con el eje ligeramente inclinado para lograr un punto de estabilidad. Uno de estos sismógrafos horizontales se orienta en la dirección N-S y otro en la E-O. Un ejemplo de sismógrafo horizontal es el que se muestra en la siguiente figura:
El movimiento del suelo con respecto a la masa se efectuaba en los primeros instrumentos por medio de una pluma o estilete que inscribía sobre un tambor giratorio. Después se introdujo la inscripción sobre película o papel fotográfico de un haz de luz reflejado en la masa o sistema amplificador del sismógrafo. Actualmente existen sismógrafos que detectan el movimiento de la masa electrónicamente y lo digitalizan para ser almacenado en cinta magnética u otros medios de almacenamiento digital.
SISMÓGRAFOS MECÁNICOS
El sismógrafo mecánico está compuesto por un elemento detector del movimiento, o sismómetro, y un sistema de palancas, que sirve para amplificar el movimiento. El registro se realiza sobre un papel ahumado adosado a un tambor que gira a velocidad fija.
Sismógrafos Electromagnéticos
La única variación de este sismógrafo en relación al mecánico, es que el desplazamiento de la masa genera electricidad al mover una bobina dentro de un campo magnético de un imán. Al producirse el movimiento del suelo se genera corriente en la bobina proporcional a la velocidad de movimiento del suelo. Un galvanómetro sirve de amplificador del movimiento. Ahora, si se ha hecho incidir un haz de luz sobre el espejo unido al hilo del galvanómetro, éste sufrirá una desviación, que recogida en un papel fotográfico proporciona el movimiento del sismómetro. Este sismógrafo fue desarrollado por el príncipe B.Galitzin en 1906, sin embargo los sismógrafo electromagnéticos fueron utilizados frecuentemente a partir de los años de 1950 con sistema de registro en papel.
Sismógrafos de hoy
Sismógrafos de Banda Ancha
La mayoría de los sensores sísmicos actuales utilizan el sistema de fuerza de retroalimentación o sistemas de fuerza balanceada. Este sistema consiste de un circuito de retroalimentación negativo, el cual ejerce una fuerza proporcional al desplazamiento de la masa inercial para cancelar el movimiento relativo. Un transductor eléctrico convierte el movimiento de la masa en una señal eléctrica, la cual es una estimacion de la fuerza de retroalimentación que debe ejercerse para anular el movimiento. La cantidad de fuerza que se debe ejercer para anular el movimiento del péndulo corresponde a la aceleración del suelo. Este sistema permite extender el ancho de banda y la linealidad de los sismómetros, porque no permite grandes movimientos de la masa que doblen los resortes o los niveles. La señal de salida de estos sistemas poseeun gran rango dinámico debido a que los transductores electromagnéticos tienen un amplio rango dinámico.
AcelerógrafosParalelo a la sismología se desarrolló un campo de la ingeniería que estudia las fuerzas que actúan sobre los edificios durante un sismo. Este campo se denomina Ingeniería Sísmica. Para entender estas fuerzas se desarrollaron los acelerógrafos, que miden la aceleración del suelo o la fuerza que actúa sobre los edificios. Actualmente, con los avances tecnológicos y los sensores de banda ancha, no hay diferencia entre los sismógrafos y los acelerógrafos. Sin embargo, los acelerógrafos no registran en continuo y generalmente se activa al ser excitado por una onda sísmica que se registra a alta velocidad en disco digital. Durante el registro de la acelación de un sismo, paralelamente se realiza el registro del tiempo. A partir de esta información puede obtenerse mediante integración registros en velocidad y desplazamiento en el campo próximo.
Acelerógrafo FBA-23
Sismógrafo Quanterra Q330 2004
Sismógrafo de Deformación
Fue construido en los años 30 por H. Benioff a fin de medir las deformaciones que tienen lugar en la superficie de la tierra. Es decir, variaciones lineales entre dos puntos fijos. El instrumento consta de un tubo de cuarzo de 10 a 100 metros de longitud cuyo extremo se encuentra rígidamente unido a un pilar y el otro libre a una distancia una barra de longitud igual a 100 metros proporcionando una sensibilidad en deformación del orden de 10-11.
CALBRACION DEL SISMOGRAFO
Cada instrumento tiene sus propias especificaciones de oscilación natural y su
sistema de magnificación, detectando de manera diferente la onda sísmica, cuando se
conocen estos parámetros, se dice que el instrumento está calibrado. La mayoría de
estos sismómetros traen una bobina de calibración, que permite, al introducir un
voltaje patrón con una frecuencia conocida, simula una aceleración del suelo, la cual
es enviada a la etapa de amplificación del sismógrafo; en función del voltaje de salida
de la etapa de amplificación, es que se permite realizar la curva de respuesta del
sismómetro para determinar la frecuencia de oscilación del sismómetro y junto
con los parámetros de masa y constante motora de calibración (G), se puede calcular
la magnificación o transducción del sensor
PIONEROS DE LA SISMOLOGIA
El impulso definitivo de la moderna sismologia surgio de relacionar los temblores con el desplazamiento de los continentes, lo cual no sucedio hasta bien entrado el siglo XX. Sin embargo, muchos estudiosos aportaron, ya desde el sigloXIX, elementos que serian imprescindibles.
Robert Mallet Irlandés geofísico , ingeniero civil , y el inventor que se distinguió en la investigación sobre terremotos y es a veces llamado el padre de la sismología | |
| Nacido | 03 de junio 1810 Dublín |
| Murió | 05 de noviembre 1881 Clapham , Londres |
| Nacionalidad | Irlanda |
| Educación | Trinity en Dublín |
| Los niños | John William Mallet |
| Trabajo | |
| Institución de pertenencia | Asociación Británica para el Avance de la Ciencia Real Sociedad Geológica de España Real Academia Irlandesa Real Sociedad |
| Importantes proyectos | Fastnet Rock faro |
| Importantes premios | Institución de Ingenieros Civiles Medalla Telford, 1859 Sociedad Geológica de Londres medalla Wollaston , 1877 |
| Richard Dixon Oldham =  =sismólogo inglés nacido en 1858, hijo de otro sismólogo sucesor de Robert Mallet, Thomas Oldham | |
| Nacimiento | 31 de julio de 1858 |
| Fallecimiento | 15 de julio de 1936 |
| Nacionalidad | irlandés |
| Campo | geología |
| Conocido por | movimientos interiores de la Tierra |
| John Milne | |
|---|---|
 John Milne | |
| Nacido | 30 de diciembre 1849 Liverpool, Inglaterra |
| Murió | 31 de julio 1913 (63 años) Shide , Isla de Wight , Inglaterra |
| Nacionalidad | Británico |
| Ocupación | científico, educador, asesor de extranjeros a Japón |
| Conocido por | asesor de Relaciones Exteriores de Meiji de Japón |
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