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UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA . <

MIDAD IZTAPALAPA

BVISIW oe: CENCIAS BASICAS E INWNIERIA

&TO. IN. ELECTRONICA

/' SEBC-UAMI Si-grafo Electrbnico de Bajo Costo /

Asesor :

hg . Alejandro k r t i nez

Fecha :

Abril 21 de 1983.

hg . Alejandro Mart i ne2

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5.3 SisRlogra ma .......................................... 20 5.3.1 I)efi.~i6n ................................... 20 5.3.2 Interpretacibn ............................... 20

6 . SISMOGRAFOS .BC.U. ..................................... 22 6.1 DBscripci~n ......................................... 22 6.2 S i s d g r a f o SEBC-UAMI de Componente Vertical ......... 23

6.2.1 Parte mecanica ............................... 23 6.2.1.1 Base .................................. 24

6.2.1.2 Masa .................................. 25

6.2.1.3 Soporte para e l e j e d e l a masa ........ 25 6.2.1.4 Eje d e l a masa ........................ 26

6.2.1 . 5 Tirante del pkndulo ................... 27 6.2.1.6 AIllOrtiguador .......................... 29

6.2.2 Parte electrc5nica ............................ 30

6.2.2.1 DiagrallLa .............................. 35

6.2.3 Interface .................................... 37

6.2.4 .lidas ...................................... 40

6.3 Sism6grafo SEBC-UAMI de Componente Horizontal ....... 4 3

6.3.1 Parte .caf.l.ica ............................... 44

6.3.1.1 base..................................^

6.3.1.2 Masa .................................. 44

6.3.1.3 Soporte para e l e j e de la masa ........ 44

6.3.1.4 Eje de l a IMsa ........................ 44

6.3.1.5 AIIY3rtiguador .......................... 45

6.3 .2 Parte electr..ca ............................. 6.3.3 interface....................................^

6.3.4 Salidas ...................................... 50

7. .SI;LILT. ................................................ 51

9. COTIWCION ............................................. 00.58

9.1 Cotizacidn del SEBC-UAMI de Componente Vertical ..... 58

9.1.1 Parte mecdnica ............................... 558

9.1.2 Parte electrb.ca ............................ Sg

9.2 Cotizacidn del SEBC-UAMI de Componente Horizontal ... 60

9.2.1 Parte mecdnica ............................... 60 ' . 9.2.2 Parte electrbnica ............................ 60

2. OBJETIVOS .

2.1 OBJETIVO GENERAL.

El objetivo general a mediano plazo del presente proyecto es el

de poder crear una red completa de sism6grafos ubicados en lugares

estrategicos, cubriendo un area determinada de terreno y comunicados

entre sf , con el objeto de poder registrar cualquier movimiento

sfsmico antes de que llegue a las ciudades y poder tomar precauciones

antes de que se presente el siniestro en las mismas.

2.2 OBJETIVO PARTICULAR.

El objetivo particular del presente proyecto es el de desarrollar

dos instrumentos detectores de sismos de bajo costo, sencilkr en el

diseKo y alta confiabilidad, capaces de detectar las componentes

horizontal y vertical respectivamente de los movimientos sismicos, con

objeto da producirlos a gran escala y a un bajo precio.

2

3. DURACION Y ETAPAS.

El proyecto se dividid en dos etapas con duracidn de un trimestre

cada una., Durante la primera etapa se procedi6 a revisar la bibliografía correspondiente a los reportes de construcci6n de algunos

siswgrafos, con el objeto de formarnos algunas ideas a este respecto.

Una vez hecho esto, se comenzd a trabajar en el diseffo de nuestros

propios sistemas, basados en los mismos principios fundamentales, pero

con algunas diferencias significativas, Io cual le da un sello propio,

Dentro de asta etapa se construyt, el primero de los dos

sismtSgrafos, el de componente vertical, terminando esta etapa con la varificacidn del correcto funcionamiento dol mismo.

Durante la segunda etapa del proyecto se procedi6 a la

cons~rucci6n del segundo instrumento, el de componente horizontal,

verificandose igualmente su correcto funcionamiento. Una vez

terminados ambos instrumentos, se pas6 a la etapa de dapuracidn,

pruebas y caractarizacidn de los mismos, para lo cual se COnfd con la

opinidn de un experto en la materia. Esta segunda etapa termini5 con

los primeros registros permanentes de los movimientos detectados por

el sism6grafo de componente vertical. Cabe seflalar aquf que por falta de tiempo no se pudieron realizar todas las pruebas deseadas a ambos

instrumentos, dejando abierta la posibilidad de realizarlas en alguna

etapa posterior, ya sea por nosotros mismos o por algún otro grupo que

retome el proyecto.

3

4. INTRODUCCION.

Un terremoto es un temblor de una parte de la corteza terrestre

provocado por diversas causas subterraneas naturales, ssgdn sus tipos,

aunque ahora se conviene generalmente en que la mayor parte de ellos

se producen a consecuencia de tensiones de la corteza terrestre, las

cuales pueden ser relajadas por al deslizamiento de una superficie

rocosa sobre otra.

Cuando por una causa cualquiera un espacio del suelo sufre una

sacudida violenta, Bsta se transmite en virtud de la elasticidad de

los materiales p&treos, formandose una onda si smica que adquiere

sucesivamente mayor amplitud, del mismo modo que la adquieren las

ondas producidas por el choque de un cuerpo sdido en el agua. No

tiene, sin embargo, aquella la regularidad ¿e &stas, la onda sismica

encuentra numerosos obstaculos que la hacen variar de direccibn; por

esta causa es irregular.

La duracicin de un sismo depende de la magn

distancia epicentral. a mayor magnitud, mayor

intensa del movimiento; igualmente la duracid

distancia epicentral a medida que las ondas

cuando se alejan del foco.

itud del evento y de la

duracibn de la fase

)n incrementa con la

sf smicas se dispersan

Existen aparatos que se utilizan para detectar las ondas

sismicas, tanto su direccian como su intensidad. A este tipo de

aparatos se les da el nombre do sism-rafos.

Aunque existen muchos tipos de sismdgrafoe, todos se basan en

unos cuantos principios fundamentales. Se necesita un elemento masivo

suspendido de tal forma que pueda permanecer quieto mientras su

apoyo se mueve. El pendulo simple es un sism6graf0, aunque no eficaz.

4

Es facil predecir en cierta regibn quo tanta probabilidad existe

de que ocurra un terremoto por la sencilla razdn de que esta es alta

en aquellas zonas en que ya se han producido anteriormente.

Los estudios posteriores en cuanto a las causas de los sismos

$eran muy provechosos, pero a la fecha los sismdogos aitn estan lejos

de poder predecir la hora y el lugar de un terremoto destructivo. Por

lo tanto, lo mas que puede hacerse en este momento, es ubicar los

terremotos en el momento en que s t producen, con ayuda de sismbgrafos

cada vez mbs precisos y con el avance en el Area de las

comunicaciones, transmitir rapidamente esta informaci6n a los lugares

d6nde los efectos del movimiento pueden ser mas daastrosos.

5. ANTECEDENTES TEORICOS

5.1 TERREMOTOS.

5. l. 1 DEFINICION-

Temblor de una parte de la corteza terrestre provocado por causas

subterrineas naturales. Las trepidaciones de un terremoto pueden ser

tan dbbiles que salo las registran los instrumentos mds sensibles, o

tan fuertes que producen el derrumbamiento de edificios, la apertura

de grietas en terrenos aluviales, el desprendimiento de tierras e

incluso la destruccibn de ciudades. Las sacudidas mfis fuertes se

producen en el centro del terremoto y van extinguimdose gradualmente

a medida que aumenta la distancia al mismo.

Los terremotos se han atribuido a muchas causas, según sus tipos,

pero ahora se conviene generalmente en que la mayor parte de ellos se

producen a consecuencia de tensiones de la corteza terrestre.

Semejante tensibn puede ser relajada por el deslizamiento de una

superficie rocosa sobre otra. Los terremotos de esta clase son

tect6nicos o debidos a fracturas de rocas. Los sismos de caracter muy

violento pero locales pueden tener origen volcanico y estar

relacionados con volcanes activos. Se creyd en un principio que los

terremotos pudieran obedecer a grandes corrimientos de tierra o a

hundimiento de las rocas de las cavernas, pero ahora se considera que

estas causas tienen una importancia minima.

El resultado de litoclasas y desplazamientos rocosos se conoce

por los g d o g o s como Fallas. En algunos casos los corrimientos fueron

de cientos da metros o incluso kildmetros y debieron realizarse en

muchas etapas, cada una de ellas aeompaKada de un gran terremoto. El deslizamiento puede ser vertical, horizontal o transversal.

La teoria m6s acorde con la dispocici6n observada es la de que,

en los terremotos tectbnicos, se producen deformaciones elasticas quo

finalmente llegan a superar la resistencia de la roca. Cuando @e

alcanza este punto, ambos lados de la fractura saltan en direcciones

opuestas. Los cambios rdpidos en la velocidad de la roca en movimiento

originan vibraciones que se pueden propagar a gran didancia. Esto se

conoce con el nombre de teoria del rebote ekstico. Los movimientos

principales se extienden lateralmente a s d o pocos kilamotros de la

fractura.

A pesar de que no ha habido despues muchas ocasiones de realizar

observaciones similares, excepto quirds en lugares donde el movimiento

de las fallas es complicado y parcialmente desconocido, esta teori a

se considera generalmente como una explicacidn valida de la causa

inmediata de los terremotos. En anos recientes se ha comprobado que en

ciertas partes de la Tierra se producen terremotos a profundidades de

hada 290 km y, en otras, de hasta 675. A pesar de las condiciones de

temperatura y presi6n a tales profundidades, se admite generalmente

que estos terremotos son de naturaleza tect6nica, aunque no se ha

encontrado una teoria satisfactoria que explique el desarrollo de

astas tensiones.

Los grandes terremotos nunca se limitan a una solo racudida.

Generalmente se produce una gran sacudida que dura de medio minuto a

un minuto (aunque se han registrado sacudidas de cuatro a cinco

minutos da duracian), seguida de una serie de sacudidas posteriores

que continúan durante meses e inclusa afios. Estas son al principio muy

frecuentes, mas luego, da forma gradual e irregular, van perdiendo

intensidad y frecuencia hasta que finalmente se extinguen, aunque a

menudo se repitan eslporadicamente con bastante violencia. A r a í z del gran terremoto de Mino-Owari (Japbn), en 1891, se registraron durante

dos aKos en el observatorio de Gifu 3364 sacudidas secundarias. Estas

sacudidas posteriores prueban que las tensiones de la corteza se

relajan del todo, y no desaparecen, sino qua subsisten tensiones

menores que originan fracturas menos importantes durante un periodo de

tiempo considerable. Los temblores que a veces preceden a un terremoto

no pueden reconocerse todavia como sitmos precursores. Podrian ser

7

ocasionados por la pres& de los gases acumulados en las bolsadas do magma emigrado del centro de la Tierra.

5.1 2 REG1 ONES =GAS CAS-

La regi6n sobre la que se siente un terremoto con violencia se

llama ragi& megasismica. Los fenhenos observados se pueden dividir

en dos clases: primarios y secundarios. Entre los primarios se

encuentran los movimientos lentos de la corteza, el sabito rebote

elastico de los bordes; la formacibn de escalones de falla o la elevaci6n o deprssibn de la linea de pleamar.

En muchos casos la fractura no asciende a la superficie y los

fen6menos primarios no se producen o son indiscernibles.

Los fem6menos secundarios obedecen a las vibraciones resultantes.

Segan su violencia, el terremoto puede provocar meramente un temblor

ligero o despedir los objetos de su sitios, mover muebles, romper o

derribar chimeneas, agrietar paradas o derruir casas. En arenas

anegadas y en terrenos de aluvi6n se abriran tal vez grieta*,

e~pecialmente junto a las escarpaduras de los ríos, y el agua ser&

sometida a tal presibn que se abra camino hacia la superficie en forma

de pequeplos crateres. Puede haber rotura de CaKerías, retorcimiento de

los rieles de ferrocarril, trituracidn del pavimento de las calles. En

las regiones montafiosas se producen numerosos corrimientos de tierra y

si el suelo est& anegado puede deslizarse valle abajo. Es a veces

dificil determinar si un fenbmeno es primario o secundario; sin

embargo, esta distincicjn es importante para realizar una

interpretaci6n correcta.

La amplitud de las vibraciones de un terremoto do intensidad

moderada es del orden de 1 cm, excepto cerca del foco inicial, donde

puede llegar a 40 cm. El caracter de estar vibraciones es muy

complejo, como claramente se deduce de sus exfraKos resultados.

Algunas veces se rompen la8 chimeneas y su parte superior ha girado

varios grttdos sin llegar a caer. La mayoria de los monumentos que se

8

derrumban en los cementerios pueden hacerlo en una direccibn, mientras

que el resto puede hacerlo en otra, incluso en dngulo recto con

respecto a la direcci6n de la mayoría. Un monumento aparece tal vez

volcado sobre su basa sin caer y aun pueden moverse parte del mismo en

diferentes angulos. En algunos terremotos se producen vibraciones

verticales lo bastante violentas para lanzar piedras a lo alto.

El movimiento de objetos en la superficie de la tierra puede

muchas veces ser tan grande como el de la roca subyacente, tal como

una moneda colocada sobre una mesa puede saltar a varios csntimetros

de altura si se golpea con violencia la parte inferior de &fa, aun

cuando 'la :r superficie se mueva solamente una pequeHa fraccibn de

centimetro.

Las vibraciones de la zona megasismica presentan frocuancias

diferentes con periodos que varían de una paqueKa fracci6n de segundo

a varios segundos. Si las frecuoncias son lo suficientemente altas,

las vibraciones pueden originar sonidos graves que parecen proceder de

todas direcciones. A distancias mayores, en que el terremoto se

siente, las vibracione rApidas se extinguon y sdlo persisten las

lentas. Estas vibraciones lentas causan confrecuencia nfiuseas en las personas que viven en la zona afectada.

5.1 3 MICROSISMOS.

Algunas veces los sismdgrafos registran durante horas e incluso

d ías enteros pequeKas vibraciones del terremo con periodos do 5 a 9

segundos y amplitudes de unas pocas mil&simas de milimetro. Estas

vibraciones han sido atribuidas a las olas marinas que baten la

costa, al viento, a la presibn atrnbsferica, etc., pero su causa

verdadera no ha sido a m determinada, aunque se ha dedicado

considerable estudio a su metodo de propagaci6n.

5. 1 4 PROPAGACION DE LAS ONDAS SISMI CAS.

Cuando por una causa cualquiera un espacio del suelo sufre una

sacudida violenta, &eta se transmite en virtud de la elasticidad de

los materiales petreos, formdndose una onda sismica que adquiere

sucesivamente mayor amplitud, del mismo modo que la adquieren las

ondas producidas por el choque de un cuerpo d i d o en el agua. NO tiene, sin embargo, aqu&lla la regularidad da &stas, la onda rismica

encuentra numerosos obstaculos que la hacen variar de direccibn; por

esta causa es irregular. Hay terremotos en que la onda no se produce

por sacudidas en sentido vertical, sino que son IOS movimientos

ondulatorios desde su origen, se extienden a grandes espacios y no

tienen las fatales consecuencias que suelen tener los primeros; cuando

varias ondulaciones sufren una reflaxidm y en el movimiento chocan

contra la* directas, puede producirse un movimiento de torbellino;

estos terremotos son los qua m ~ s terribles accidentes acasionan.

Todavía la transmisi6n de la onda puede verificarse de dos formas: se

transmite en todas las direcciones, en cuyo caso el terremoto es

central, o se transmite en una sola direccicln, en cuyo caso es lineal.

Generalmente las ondas llegan on tres series separadas: los

primeros temblores preliminares u ondas precursorat, conocidas como

ondas P; los segundos temblores preliminares, llamados ondas S; y las

ondas principales, denominadas ondas L. En el caso da terremotos

distantes puede haber reflexiones de las ondas P y S desde la

superficie de la Tierra a 1/3 y 2/3 de la distancia cubierta.

Las ondas P son de compresidn u ondas longitudinales, como las

sonoras; las oscilaciones se producen en uno y en otro sentido a lo largo de la linea de propagaci6n de la onda. Tienen una amplitud

minima, generalmente inferior a 1 mrin; su velocidad cerca de la

superficie es de 7 a 8 krn/seg y el periodo, o t iampo de oscilacidn,

varia de 5 a 7 segundos. Las ondas S son transversales, es decir, las

vibraciones son perpendiculares a la direcci6n en que se mueve la

onda. Su velocidad cerca de la superficie es aproximadamente de 4.5

km/seg y su periodo de 5 a 7 segundos. Tanto las ondas P como las S siguen a traves de la Tierra una trayectoria mas profunda que la seKalada por la linea recta que une el centro del terremoto al

sismc5grafo. Ademas de ser reflejadas en la superficie de la Tierra,

1 0

estas ondas pueden ser tambien reflejas o refractadas en superficies

descontinuas dentro del globo terraqueo. La superficie mds notable de

esta clase es la presentada por el nfrcleo central de la Tierra, a una

profundidad de unos 2900 kildmetros.

Las ondas principales u ondas L (L abreviatura de largas)

circulan alrededor de la superficie el ida de la Tierra y ondulan en

el fondo de oceano. Son ondas longitudinalas complejas con velocidades

de 3 a 4 kmlseg y periodos de hasta 60 segundos. La mayor parte de la energía de los terremotos de profundidad media es transmitida por

estas ondas L, las cuales puedan ser identificadas en los grandes

terremotos despu6s de dar una vuelta completa alrededor de la Tierra.

En tanto que ai localizar terremotos solamente se utilizan las ondas P y S, Las ondas L se estudian por la informacidn que puedan

proporcionar respecto al perfil del fondo del ocdano.

S. l. 5 CONTENIDO DE FRECUENCIAS Y DURACION DEL MOVIMIENTO.

El contenido de frecuencias es una funcibn del mecanismo en la

fuente y de la propagacidn de las ondas. El periodo predominante de

las ondas estA asociado a la magnitud del evento y a la distancia

epicentral. As¡. las ondas P y S causan cerca del epicentro

vibraciones de mayor amplitud y de alta frecuencia, del orden de 5 a

20 hertz (periodos predominantes muy cortos. O 2 a 0.05 segundos), por

lo tanto, muchas de ellas caen dentro del ambit0 audible y pueden ser

precibidas como un ruido sordo que acompaRa el terremoto. Cerca del epicentro la componente vertical es significativa y los terremotos son

percibidos por las personas como una vibraci6n violenta, trepidante,

de alta frecuencia.

Las frecuencias altas de las ondas sismicaa son filtradas cuando

se propogan por el medio salido de la Tierra y a medida que &stas se

alejan de la fuente, predominando a grandes distancias los periodos de

onda largos. A distancias epicentralas grandes las ondas P y S pueden

tener periodos Predominantes de 2 a 3 segundos; la onda de superficie

L, en cambio, es de frecuencia muy baja, o sea el preriodo de onda son

11

mayores, en el orden de 20 segundos. Los sismos lejanos son percibidos

por las personas como un movimiento ondulatorio da periodo largo, que

causa sensaci6n de mareo; on este caso la componente vertical es

pequofTa an relaci6n con la horizontal del movimiento.

La duraci6n de un sismo depende de la magnitud del evento y de la

distancia epicentral. a mayor magnitud, mayor duraci6n do la fase

intensa del movimiento; igualmente la duracidn incrementa con la

distancia epicentral a medida que las ondas sismicas se dispersan

cuando se alejan del foco. Cerca del epicentro el. movimiento del terreno puede durar pocos segundos y en sismos de magnitud baja estar

representado en el registro por una o pocas oscilaciones. A distancias

epicentrales grandes (200 a 400 km) el movimiento puede durar varios

minutos si es causado por un sismo de gran magnitud. La duracih del

sismo influye en el comportamiento de la estructuras, de ahi la

necesidad de tomar en cuenta la duracidn del movimiento. A mayor

duraci6n de la sacudida, mayor la cuantfa de los daKos ocasionados.

5- 1 6 MAGNITUD.

La magnitud es una medida cuantitativa e instrumental del tamaKo

del evento, relacionada con la energia sismica liberada durante el

proceso de ruptura en la falla. La magnitud es una constante única que

se asigna a un sismo dado y es independiente del sitio de observaclan.

La magnitud se determina midiendo la maxima amplitud de las ondas

registradas en el sismograma correspondiente al evento.

En la practica existen varias escalas de magnitud, segdn el tipo

da onda en que se basa la medici6n ¿a la amplitud. La escala de

magnitud original es la desarrollada por Charles Richter en 1935 para

sismos en California. La escala Richter est& expresada en escala

logaritmica, y es designada con la letra M. La magnitud Richter se

daf ¡ne como

M log A - log Ao

1 2

donde: A es la maxima amplitud del trazo registrado por un sismbgrafo

a cierta distancia del foco, y Ao es el trazo miximo para un evento

tomado como patrbn, sea un evento normalizado.

Richter defini6 la magnitud de sismos locales como: el logaritmo

en baa0 10 de fa maxima amplitud de la onda sismica, expresada

mil&simas de milimetro (micronas), registrada en un sism6metro

estindar a una distancia de 100 km del epicentro del evento. El instrumento tomado como estandar para la determinaci6n de la magnitud

es un s i s m t r o de torsidn del tipo Wood-Anderson. Debido a que los

instrumentos que registran un evento sismico pueden estar a distancia

mayor que !a que se toma para la dafinici6n de magnitud. Richter tam6

en considsraci6n la atenuacidn de las ondas sfsmicas con la distancia

epicentral, pero no espacificb el tipo de onda en que se debla basar

la medici6n de amplitud.

5- 1 7 INTENSIDAD.

Es una medida de la fuerza del movimiento del terreno causado por

un evento sismico y del grado en que la vibracibn es sentida y

registrada en una determinada localidad, no es un valor Qnico que se

pueda asignar a un sismo. La intensidad es una variable que depende

del sitio de obaervaci6n; generalmente es mayor en el Area epicentral

y disminuye en funcidn de la distancia a la fuente sismica. Existen

dos formas para descrir y medir la intensidad.

La acderaci6n expresada en porcentaje de la gravedad terrestre,

ha sido hasta la fecha la medida instrumental mfis generalizada y un

pardmetro para evaluar las fuerzas sismicas inducidas en las

estructuras. La aceieracidn maxima dewl terreno es un valor que

representa la maxima sacudida de &te y, por lo tanto, es tambien un

pardmetro útil para evaluar la intensidad registrada en determinado

sit io.

1 3

" .

5.1 8 LOCALIZACION DE LOS TERREXOT0S.

Los gadlogos han reunido muchos sismogramas exactos de estaciones sismograficas situadas a diferentes distancias de los

terremotos. Por medio de estos datos y con la ayuda de teorias

apropiadas sobre la estructura de la Tierra han creado curvas de

tiempo de propagaci6n y tablas que permiten determinar, por medio de

un solo sismograma, la distancia existente entre la estacibn y un

terremoto determinado. La situacibn del terremoto puede determinarse

por medio da gran gran globo terraqueo en el que se marcan las

posiciones de las estaciones sismograficas. Utilizando la posici6n de

cada estacibn como centro y la distancia de cada una de ellas al

terremoto como radio, se trazan arcos en la superf icie del globo. La

interseccibn de estos arcos da la situacibn del terremoto. La

exactitud de la situacidn puede comprobarse anotando la proximidad de

interseccian de los arcos en un punto y la coincidencia de las horas

de origen dadas por las diferentes estaciones.

1

Aunque la fractura o deslizamiento que produce el terremoto puede

extenderse a lo largo de una zona considerable, hay pruebas

sismograficas de que al estallido principal de energia que produce las

ondas m;as importantes del terremoto se circunscribe a una zona

relativamente prquena. Esta zona se llama centro. El area de la

superficie terrestre que se encuentra directamente sobre el centro s t

llama epicentro. Generalmente se localizan estas zonas mediante el

cotejo de los informes obtenidos por multitud de observadores sobre la

intensidad del temblor. Los informes se redactan regGn un modelo

especial que indica la clase de informacidm deseada. Se evalcja cada

informe en cuanto a la intensidad con arreglo a la escala numerica

adoptada y su valor queda sefialado en un mapa.

S. l. 9 FRECUENCIA.

Segun un analisis dectuado por Gutenberg y Richter, be producen

anualmente alrededor de un mill6n de terremotos lo bastante fuertes

para ser registrados por los sism6grafos cercanos. De &*tos, por

termino medio, hay 10 terremotos de importancia, 100 que son

14

potencialmente destructivos y 1000 que son perjudiciales hasta cierto

grado.

5. l. 10 PERIODICIDAD.

Se ha realizado un inmenso trabajo con objeto de saber si la frecuencia y tiempo de incidencia de los terremotos resultan afectados

por las posiciones del Sol y la Luna, por las estaciones, por la

alteracic5n. del d ia y la noche, por variaciones de la pres¡&

atmosferica, por cambios en la posicidn de los polos de la Tierra,

etc. Los resultados han sido infructuosos. Las conclusiones obtenidas

son frecuentemente contradictorias y no muestran gran diversidad de

frecuencia entre el maxim0 y mínimo del periodo en discusian.

5.1 1 1 PREDI CCI ON. Es facil predecir en que regiones se produciran fuertes

terremotos por la sencilla raz6n de que es probable que se repitan las

sacudidas en aquellas zonas en que ya se han producido anteriormente.

Si se pudieran determinar las tensiones de las rocas y la proporcichr

en que aumentan estas tensiones. cabría predecir con aproximaci6n el tiempo de la sacudida. Los estudios posteriores en este sentido pueden

ser provechosos, paro los sismdogos aan estan lejos de poder predecir

la hora y el lugar de un terremoto destructivo.

Por medio de mediciones geodesicas reiteradas existe tal vez la

posibilidad de localizar tensiones crecientes como las reveladas por

movimientos crustales de la superficie, pero no se ha realizado este

trabajo lo bastante consienzudamente para deducir resultados

concluyentes. Trabajos de este tipo se han efectuado principalmente en

el Jap6n y en California. Partiendo de la suposici6n de que las capas

terrestres se ladean ligeramente en las cercanías de una falla activa

antes de que se produzca la fractura autentica o de que ocurra

el deslizamiento, los gedogos han ideado ún medidor de inclinación

que ha permitido la acurnulacicm de datos importantes. En el Japan se

han dado casos de fuerte incIinaci6n pocas horas antes de acaecer

ciertos terremotos.

1 5

5.2 SISMOGRAFOS.

8.2.1 DEFINICION.

hstrumento que sefiala, durante un terremoto, la diroccidn de las

oecilaciones y sacudirnientos de la Tierra.

Los primeros ensayos rudimentarios de aparatos destinados a

acuear los terremotos parece ser fueron realizados por el chino

Chio-Chio durante el siglo I; el aparato construido fue un

sismoscopio. AI abate de Hautefeuille se atribuye la gloria de haber

sido el constructor del primer aparato cientificamente concebido.

Hacia al aKo 1600, el franc& Calígnon de Perains di6 el principio de

un sismagrafo pendular, y en 1731 Nicolas Cirillo realizt,

observaciones con el aparato ideado por el primero; pero la invencitm

del sism6grafo se debe al italiano Bina.

S. 2.2 PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO.

Hay muchos tipos de sism6grafos, aunque todos se basan en unos

pocos principios fundamentales. Han de poseer una masa, o parte

principal, suspendida de tal forma que pueda permanecer quieta

mientras su apoyo se mueve. El pendulo simple es un sismhgrafo, aunque

no eficaz. Se ha usado el p6ndulo invertido, con su masa equilibrada

en un punto y mantenida en posicidn por medio de muelles horizontales.

El mecanismo mas usado es el pendulo horizontal. El funcionamiento de

este mecanismo es similar al de una puerta de cierre automatico sujeta

por dos goznes, de forma que el superior no se encuentra exactamente

perpendicular al inferior; al abrirse la puerta, se eleva ligeramente

y , al soltarse, se cierra con movimiento de balanceo. Si se sustituye

el gozne inferior por un punz6n que sa apoya contra el soporte y al gozne superior por una ligadura de alambre, se elimina casi totalmente

la fricci6n. Colocando en linea casi vertical los puntos de apoyo, se

puede facilmante alargar a 20 segundos el periodo natural de

oscilacidn.

1 6

Hay un tipo reciente de sism6grafo que se utiliza especialmente I

para registrar terremotos cercanos, el pendulo de torsion, en el que

se fija excentricamente una masa pequeKa a lo largo de un alambre j

sometido a tension. Otra forma, llamada sismdqrafo electromagnetico,

emplea una bobina de alambre como masa. El movimiento de esta bobina

con respecto a un campo magnetic0 induce una corriente electrica, cuya

intenaidad es registrada por un galvan6metro. q

Los instrumentos descritos regidran solamente los componentes

horizontales del movimiento de la Tierra y estan generalmente

dispuestos por pares, que registran, uno de ellos, la componente

norte-sur y el otro la componente este-oeste. Para registrar la

componente.' vertical se sitira una masa en equilibrio sobre un muelle y

el movimiento se registra dpticamente o por mktodos electromagn6ticos.

Sa aumenta considerablemente la exactitud registradora del sismógrafo

mediante el amortiguamiento, es decir, la introduccion de fuerzas que

resiatan al movimiento del phdu lo y que son proporcionalels a la

velocidad de tal movimiento. El amortiguamiento reduce la oscilacian

natural del pendulo, capaz do falsificar el registro, sobre todo

cuando el periodo natural del p&ndulo coincide con el de las ondas que

se registran. El amortiguamionto reduce tambien la variací6n de la

potencia amplificadora en las ondas de diferentes periodos. Estos dos

efectos tienden a hacer del sismograma reaultante una representacibn

mas autentica de los movimientos reales del suelo. El amortiguamiento

pueda ser moc&nico, o bien magn6tico o electromagnetico.

El poder amplificador de los sismdgrafos es de 25 a 100 veces,

pero puede alcanzar hasta 1000 veces. Los movimientos registrados son

a menudo tan pequeRios que la unidad utilizada para expresarloa es lAOOO de mili metro. El registro se hace en una hoja de papel

enrollado sobre un tambor qua gira a velocidad constante. Otra tlcnica

involucra el uso da papel ahumado sobre el que presiona ligeramente un

estilo, movido por un sistema adecuado de palancas. Es posible

tambien, remplarar al estilo un rayo de luz y el registro se traza

sobra un papel fotosensible.

17

Los sism6grafos ordinarios no sirven para registrar fuertes

movimientos terraqueos en la inmediata proximidad do un terremoto;

para este fin se han ideado instrumentos especiales. Las tres

componentes norte-sur, este-oeste y la vertical, debidamente

amortiguadas, son registradas una al lado de la otra en la' misma hoja

de papel. El principal fin conseguido con este sism6grafo de

movimientos violentos es lograr un registro de los movimientos

terraqueos que sea dtil a los ingenieros para diseflar estructuras

capaces de resistir los dafioa oca8ionados por los terremotos.

Los mejores sismagrafos de movimientos violentos registran

solamente las aceleraciones pero a partir de estos registros se pueden

calcular los otros elementos del movimiento. Los movimientos reales de

un terremoto pueden ser reproducidos en una plataforma vibradora,

sobre la que se monta un modelo funcionante de una estructura, de

forma que se puedan analizar los efectos de un terremoto sobre olla

sin esperar a que se produzca el terremoto verdadero.

5.2.3 SISMOGRAF'O DEL DOCTOR MILWE.

El sismgrafo del doctor Milne consta de un pilar de hierro

perpendicular a una plataforma triangular solidaria. sostenida por

medio de tres tornillos de nivel. El pendulo os una varilla ligera de

aluminio de 1 m de longitud, la cual termina en al extremo opuesto a

la masa por un espig6n de dgata, por donde se apoya sobre una punta de * acero que sirve de pivote, atornillada en el pilar de hierro. La masa

(alrededor de 1 kg.) soportada por medio de un alambre de acero, cuyo

otro extremo va a la parte superior del pilar. La masa no esta

rígidamente unida al pendulo, por lo quo se puede reducir el momento

de inercia del mismo.

El ajuste consiste en hacer que el pendulo ocupe una posicibn

horizontal y a lo largo de un linea previamente indicada. Uno de los

tornillos de nivel tiene un paso de Ob mm y esta provisto de un

indica que se desplaza sobre una graduacibn, con lo que es posible dar

al aparato una inclinacibn dada. El registro tiene lugar de la manera

18

siguiente: et1 brazo del pendulo lleva una plancha de aluminio colocada

transversalmante al pendulo, y en el que hay una rendija horizontal;

delante de &Sta hay otra rendija vertical practicada en la caja del

aparato. Un rayo de luz enviado desde la parte superior, despu&s de

pasar a atrav&s de las dos rendijas, seta interceptado por el papel

sensible colocado sobre el cilindro.

5.2.4 SSMffiRAFO APERIODIC0 DE GALITZIN.

El Sism6grafo aperiadico de Galitzin, componente Horizontal. con

registro electromagn&ico. Consiste en una armadura metalica,

sustentada por tres tornillos de nivel; lateralmente hay sistemas de

imanes, de los cuales unos son los destinados alamortiguamiento y los

otros al registro galvano-ttico. La masa de 7 kg. va unida

rigidamate al phdulo ; los tensores son alambres de acero y platino

iridiado. El p&ndulo lleva en un extremo una placa de cobre que se

desplaza entre los imanes de amortiguamiento y unas bobinas planas que

se desplazan antre los imanes de registro galvanometrico; estas

bobinas estan conectadas al equipo m6vil de un galvan6metro

Dspret-Ar8onval. Los movimientos u oscilaciones del espejito del

galvandmetro son registrados fotogrdficamente sobre un cilindro de papel sensible, colocado a la distancia da 1 m., mediante un haz de

rayos reflejado por el espejo. Como se precisan dos componentes, se

deben colocar, uno al lado del otro y perpendiculares, dos aparatos, y

si puede ser, con registros independienterr.

En el Sism6grafo Vertical Aperiadico da Galitrin con Registro

Electromagn&tico. El phdulo es remplazado por una armadura que

sostiene la masa; esta armadura puede girar alrededor de un eje

horizontal que, a fin de reducir al rozamiento esta constituido por

dos pares de laminas de acero, colocadas perpendicularmente. La armadura, con la masa, esta sostenida por un muelle en espiral, cuyos

puntos de enlace superior e inferior se pueden variar por medio da

tornillos, que facilitan la colocaci6n de la parte m6vil en la

posici6n conveniente.

19

La disposici6n de los imanes, tanto de los destinados al

amortiguamiento como al registro galvanom&trico, es aniloga. El extremo del phdulo lleva la misma placa de cobre y armadura o bobina

plana que los pendulos horizontales.

5.3 SISMOGRAMAS.

50 3.1 DEFI NI CI ON.

Diagrama regiutrado por los aparatos sismogrdficos o sismr5grafoo

por la acci6n de los movimientos del suelo.

50 30 2 INTERPRETACION.

El aspecto mas general de un sismograma corresponde a un temblor,

en el caso de no venir el registro perturbado por los microsismos, os

el siguiente: en primer lugar aparecen, las ondas da Ir primera fase,

u ondas P, ondas longitudinalas, iniciadas por un marcado impulso

(impetus) y entonces la fase se designa iP, o por una desviaci6n

gradual (ernersio), o . sea eP; despues de este comienzo siguen

oscilaciones o movimientos que se caracterizan por su irregularidad y

su corto periodo. A determinados intervalos aparecen despuks las ondas

reflejadas PRI y PR2, etc.

Despudt de la primera fase, cuya duracidn depende de la distancia

que separa la esfaci6n del epicentro, aparece la segunda fase,

designada por la letra S, ondas transversales; SU iniciacian se puede

ver en el sismograma por el cambio de aspecto del registro, aunque,

debido a ser menos pronunciadas, es a veces dudo80 este comienzo. Las

oscilaciones que siguen a la aparici6n de las S son, y algunas se

distiguen por las letras RS y PS, muy irregulares. Despues del

transcurso de un tiempo, que depende de la distancia, aumenta el

periodo de las ondas y &stas adquieren un aspecto sinusoidal; son las

20

ondas L, ondas superficiales, las cuales gradualmente van aumentando

de amplitud, decreciendo despues; asi, aparece una sucesidn de

mbximot, antes de iniciarse la última parte del temblor o Coda.

Esto en el caso de un temblor cuyo epicentro este a una distancia

tal de la esfacidn que permita aparezcan bien distintas las diferentes

f a-m.

En el sismograma la altura del trazo de la oscilacidn sobre la posicion o linea cero se denomina la amplitud de onda, A, y el tiempo

que dura un ticlo de oscilacion se denomina el periodo de onda,T. Este

se determina directamente del sismograma midiendo la distancia entre

dos pic0.s adyacentes. La frecuencia, f , es el numero de vibraciones

por segundo, se mide en hertz o ciclos/s, y es equivalente al inverso

del periodo de onda: f = 1/T. La frecuencia caracteristica del sismo

se puede determinar tambien midiendo el nrfmero de veces por segundo

que el trazo del sismograma cruza la linem cero. La amplitud de la

onda registrada en el sismograma no representa la amplitud real del

desplazamiento del terreno, pues los sisrndgrafos contienen sistemas de

amplificacidn que magnifican el movimiento del terreno en un factor

determinado: decenas a miles de veces, segan el tipo de sismdgrafo. La

amplitud real del movimiento del terreno estA dado por la amplitud del trazo del sismograma dividida por el factor de amplificaci6n del

instrumento.

21

6 . SISMOGRAFOS SEBC -UAMI.

6.1 DESCRIPCION.

Durante el desarrollo da1 proyecto SEBC-UAM (Sismcjgrafo

Electr6nico de Bajo Costo) se diseKaron y construyewon dos

instrumentos sism6grafos, uno capdz de detectar la componente

horizontal del movimiento y otro que detecta la componente vertical

del mismo. Se pretende que cada estacibn cuente con tras instrumentos:

dos de componente horizontal, el primero orientado norte-sur y el segundo en orientaci6n este-oeste; y un tercero da componente

vertical. Ambos sism6grafos de componente horizontal serin exactamente

iguales.

El disefío de ambos tipos de sismbgrafos estan basados en el

principio del pdndulo simple, es decir, poseen una masa suspendida de manera que pueda permanecer inm6vil durante el suceso, mientras su

base se mueve. Para lograr que se moviera d o la base del instrumento

mientras la masa se mantiene quieta, fue necesario colocar masas

grandes, bajo la premisa de que mientras mis grande sea la masa mayor

es la fuerza de gravedad que actúa sobre ella y sentir& menos el

efecto del movimiento. Cabe destacar que la inmovilidad de la masa no

s6lo depende de su peso, sino tambien de la forma de fijacibn a la

base del instrumento.

Por otra parte, no basta con que la masa sea muy grande y se

pueda mover libremente, sino trmbien disetrar el sistema de manera que

sea lo mAs sensible posible a las vibraciones del terreno,

independientemente de que se cuenta con un amplificador electranico el

cual se encargara de amplificar la seKal recibida.

Las partes principales que componen cada uno de los instrumentos

las hemos enumerado como sigue :

22

- Parte mecAnica.

- Parte elcctronica.

- interface.

- Salidas.

”“_ ..

6.2 SISMOGRAFO SEBC-UAMI DE COMPONENTE VERTICAL.

6.2.1 PARTE MECANICA.

La parte mecanica del sismc:grafo de componente vertical csta

formada por los siguientes elementos :

6.2. l . 1 BASE.

La base del instrumento esta formada por una placa de acero de 40

cm de ancho por 70 c m de largo y 1,.'4 de pulgada de espesor. Esta base

tiene tres agujeros, dos en las esquinas de uno de los lados de 40 cm

(lado de atrds) y el otro en el centro del lado contrario a 1 cm del

final de la placa (lado de adelante), formando un triingulo isficeles.

En cada uno de estos barrenos se introduce un tornillo de 20 cm de

longitud y 318 de pulgada de espesor terminados en punta. a manera de

niveladores.

De esta manera, ajustando los tornillos de la parte de atrás a la

altura deseada. y manteniendo el de adelante s d o lo suficientemente

salido por la parte de abajo para..que el apoyo del sistema por la

24

parte de adelante este cargado totalmente en la pu’nta del tornillo, se

puede variar el periodo del pendulo, cambiando el angulo del sistema

con respecto al suelo.

6.2. 1 2 MASA-

La mara es un cilindro torneado de acero de 8 cm de diametro y

con un paso aproximado de 5 kilogramos. AI centro de una de las caras

tiene un orificio con cuerda de 1 4 pulgada de espesor y 4 cm de

profundidad. En este orificio se atornillara la barra que la unira al

resto del sistema. Se practic6 un segundo orificio de 114 da pulgada

de espesor tambien con cuerda, en el cuerpo de la masa, a la mitad do

la misma. El objeto de este segundo orificio es atornillar aqui la

barra que mantendra firmemente unida la pieza de ferrita a la masa.

6.2. l. 3 SOPORTE PARA EL EJE DE LA MASA.

El soporte del eje de la masa es una estructura rectangular

construida con dngulo de acero de 1 1 4 pulgadas y 1.46 de pulgada do

espesor, can dos lados de 35 cm de altura y un fravesaKo de 38 cm de

largo. Esta soldada firmemente a la base perpendicularmente a la

misma, y paralela al lado de atrds. Cuenta ademas con un puntal a cada

lado, construidos del mismo material y soldados al soporte en su parte

mas alta y a la base en dngulo de 45 grados. La funcibn de tos

puntales es evitar que el soporte se mueva con respecto a la base, es

decir, le da fuerza a la soldadura del soporte evitando que el peso de

la masa lo venza hacia adelante.

Ademas de los puntales, el soporte cuenta con dos baleros,

fijos uno a cada lado del mismo por la parte de adentro, cuyo eje es

paralelo a la placa y a una altura de 20 cm con respecto a la misma,

con un di;slmetro interno de 1/2 pulgada. Es en Bstos baleros

perfectamente engrasados dande ira montada firmemente la barra del eje

de la masa, buscando reducir al maxim0 la friccion provocada por el

rozamiento, tratando de que la masa pueda moverse libremente hacia

arriba y abajo.

Foto 3 : Vi rta f rontal SEBC--AMI de componente Vertdl.tal.

6.2. l. 4 EJE DE L A MASA.

Esta formado por una barra circular de acero de 1-/2 pulgada de

espesor de 37 cm de largo, la cual entra a presibn en los baleros del

soporte. Exactamente a la mitad de esta barra y on forma perpendicular

estA soldada una barra con cuerda sin fin de 1/'2 pulgada de espesor y

49.5 cm de longitud. En el extremo contrario se atornilla la masa,

fijimdola así al resto del sistema.

En la parte final y a unos 2 cm de la masa. la barra tiene una

perforacian de lado a lado, la cual servira para fijar el amortiguador

como se explicarA mas adelante.

La ratbn para tener una barra con cuerda sin fin, es la de poder

colocar 3 tuercas en esta, la del centro con una pequefia placa de

acero soldada con un orificio. En este orificio se enganchar6. un cable

26

de acero conectado a un resorte a manera de tirante, cuya función s t

explicarA mtrs adelante. Las tuercas de los lados servirtrn para fijar

la central en cierta posicidn de la barra, atornilldndolas una contra

otra. El cable no se fij6 a la barra de la masa por que dependiendo de

la longitud del mismo se puede manipular el angulo del pendulo con I

respecto al piso.

f

Con objeto de evitar que la barra atornillada a la masa pudiera

ladearse, perdiendo su angulo recto con respecto a la primera barra se

soldaron un par de varillas de 3/8 de pulgada de espesor a manera de

puntales, en 6ngulo aproximado de 60 grados con respecto a la barra

montada en los baleros.

6.2. l. 5 TIRANTE DEL PENDULO.

Para permitir que el pendulo oscile y a manera de muelle, el

instrumento cuenta con un cable de acero fijado a un tensor que cuenta

con un par de armellas con cuerda encontrada en los extremos opuestos

del cuerpo del tensor, da manera que si se gira este en el sentido de

las manecillas del reloj, las armellas se alejan; en cambio si se gira

en sentido contrario, las armellas se acercan. Su fhncibn es la de

poder variar la longitud del tirante con $610 girarlo a la izquierda o

a la derecha.

El otro extremo de estc dispositivo esta unido a un resorte y

Bste a su vez se engancha a un pequeKo agujero en el centro del travesa~o del soporte. El otro extremo del cable de acero se sujeta

a la tuerca central en la barra de la masa como se describib antes. El 6ngulo del pendulo puede variarse entonces de 3 formas distintas,

subiendo o bajando los niveladores de la base, alejando o acercando

las tuercas a la masa o alargando y acortando la longitud del tirante.

El tirante es entonces el encargado de mantener suspendido el

elemento masivo. La funcibn del resorte es permitir que la masa

oscile, por esta razdn es importante conseguir un resorte con una

27

7

I i

constante de daformacibn adecuada, ya que si su

paquaffa, el peso que ejercen la masa y la barra st

I

constante

1 jetadora p

es muy

lueda ser

mayor que la constante y de esta manera el resorte se mantendra

siempre alargado al maxim0 y no permitir& que el sistema oscile con

libertad. Por otra parto, si la constante de deformacibn del resorte

es muy grande, entonces este sera tan rígido que no permitira a la

masa moverse cuando se presente algún evento.

20

6. 2. 1 6 AMORTIGUADOR.

La funci6n del amortiguador es de suma importancia, ya que se

aumenta considerablemente la exactitud del sismbgrafo, o soa, mediante

la introducci6n da fuerzas qua resistan al movimiento del pendulo y

que son proporcionales a la velocidad de tal movimiento. El amortiguamiento reduce la oscilacian natural del p&ndulo, capaz de

falsificar el registro, sobre todo cuando el periodo natural del

pendulo coincide con el de las ondas que se registran. El amortiguamiento reduce tambien la variacian de la potencia

amplificadora en las ondas de diferentes periodos. Estos dos efectos

tienden a ,hacer del sismograma rem~ltante una representacir5n mis

autdntica. da" los movimientos reales del suelo.

El sistema de amortiguamiento est6. formado por un recipiente

cilindrico construido de tubo PVC de 2 1 4 pulgadas de diametro y 7 cm

de alto y base de nylamid, atornillado sobre la placa

perpendicularmente a la misma. La tapa del cilindro tambien es de nylrmid y tiene un orificio al centro un poco mayor a 5/16 de pulgada

de diametro. Por dentro de este orificio puede correr libremente una

barra de acero de 5/16 de pulgada de espesor en uno de cuyos extremos

tiene atornillada una pieza circular de nylamid de 1/4 de pulgada de

espesor y diametro ligeramente menor que el diametro interno del

cilindro de PVC. Esta pieza sirve de kmbolo al amortiguador.

El extremo contrario de la barrita del embolo, tiene un orificio.

en el cual sa introduce uno de los extremos de una grapa de alambre

galvanizado y cuyo otro extremo se introduce en el orificio de la

barra de la masa cercana a la misma, descrito anteriormente. Es

entonces, por medio de esta grapa como el amortiguador se comunica a

la masa del sistema. Ndtese que la barra del embolo no puede ser

fijada rígidamente a la barra de la maea, ya que al tener &fa un

movimiento circular, la barra del embolo cambia su posicidn relativa

con respecto a esta, para poder moverse siempre a lo largo del

cilindro, el cual si est& fijo con respecto a la base del sistema.

2s

El cilindro del amortiguador se Iten6 con diversos fluidos de

diferente viscosidad, desde aire y agua, hasta aceite de alta

densidad, tratando de determinar cual fluido seria el iddneo para el

sistema de amortiguamiento de nuestro sismbgrafo. Al final se opt6 por

fluido refrigerante de baja viscosidad y volatilidad, el cual permito

moverse libremente a la masa cuando se presenta alguna vibracian, y la detiene una vez que ha terminado el evento, evitando de esta forma

tener registros errbneos producidos por la libre oscilacian del

pendulo.

6- 2 - 2 PARTE ELECTRONICA.

El dispositivo mAs importante del sensor del sism6grafo es el

circuito integrado NE 5521, que es un circuito condicionador de sefial,

asta integrado contiene un oscilador de onda cuadrada, cuya frecuencia

se puede determinar con los valores del capacitor y al resistor

conectados a las patas 17 y 11 respectivamente. Con los valores 4.7 nf

y 8 2 KO sa tiene una frecuencia aproximadamente de 19.5 KHz.

Esta frecuencia que hemos elegido, es aquella que, en relaci6n

con las características de las cuatro bobinas (LlA, LlB, L2A, L2B) nos permite alcanzar la sensibilidad maxima.

Esta onda cuadrada, por medio de una segunda etapa, se transforma

en una onda senusoidal; tras esta etapa se encuentran dos

amplificadoros operacionales cuyas salidas (patas 14, 15 y 13) van

conectadas a dos bobinas, a las quo llamaremos bobinas de sxcitaci6n

(L2A y L28).

Si a junto a estas bobinas aplicamos otras dos, a las que

llamaremos detectoras (L1B y LZB), en oposicidn de fase, y luego

acoplamos estas cuatro bobinas introduciendo en su interior un nircleo

de ferrita, podemos conseguir una de esta tres situaciones:

30

,

1 4 5 8 6 7

1. Si el nucleo est& totalmente centrado cn el interior de las

cuatro bobinas (situacidn de equilibrio 1, en la salida conseguiremos

un voltaje nulo, ya que la sefial captada por las dos bobinas

detectoras, al ser de la misma intensidad pero en oposicicjn de fase.

se anula.

2. Si el nuclao se desplaza hacia la derecha, obtenemos una

sinusoide en fase, cuya amplitud es proporcional al desplazamiento del

núcleo.

3 . Si el núcleo se desplaza hacia la izquierda, obtenemos una

sinusoide desfasada, cuya amplitud es proporcional al desplazamiento

del núcleo.

31

Para obtener el voltaje en estas tres situaciones tenemos que

demodular la seKal, es decir tomar la seKa1 generada por el oscilador

y la existente en la salida de las dos bobinas detectoras y aplicarla

a la etapa del damodulador síncrono, incluida tambien en dicho

integrado (patas 4 y 6).

5) recogemos una semionda positiva; si la sinusoida est& desfasada, la

semionda es negativa. ,

En la salida del demodulador (pata 5) nos encontramos con

sirniondas positivas o negativas, que tenemos que convertir en un

voltaje continuo.

Aplicando este voltaje pulsante en la pata de entrada 2, por

medio de un filtro pasa-bajas formado por los resistores de 1 Ka (entre pata 5 y punto A ) y 5.6 KO (entre pata 2 y punto A), y los

capacitores de 470 nF (entra punto A y punto B) y 1 pF (entra pata 2 y

tierra), en la salida del operacional (pata 1) nos encontramos con un voltaje continuo. El potencibmetro de 220 Kn se utiliza para variar la

sensibilidad del sismhgrafo.

El filtro pasa-bajas nos permite conseguir que s d o pase la gama

de frecuencias subshicas, de O a 20 HZ. Por consiguiente, cualquier

frecuencia superior a 20 Hz no puede pasar a traves de dicho filtro, eliminando tambibn el ruido de 5 0 a 60 Hz da la red el&ctrica.

' Una vez equilibrado el circuito, es decir con el núcleo de

ferrita perfectamente centrado en el interior de las cuatro bobinas,

en la pata de salida 1 obtenemos un voltaje continuo de 6 voltios.

32

"""- r 1

Foto €3 ;

Vista Detallada

Amortiguador e I n t e r f

S E B C - U N

Componente Vertical

Si el n6cleo de ferrita se desplaza a la derecha, en la salida se

presenta un voltaje de 9 voltios, si se desplaza a la izquierda, el voltaje es da 3 voltios.

Por consiguiente, en presencia de una onda sismica. el nücleo de

ferrita, afectado por estas vibraciones. al moverse en el interior de

33

las cuatro bobinas aunque st510 sea unos cuantos milimetros, provoca en

la salida un voltaje que refleja fielmente la frecuencia de la onda

sismica. Cuanto mas intensas sean las vibraciones sismicas, mas amplias serAn las variaciones de voltaje.

El circuito integrado TLO81 que es un amplificador operacional,

tiene conectada la pata no inversora a la pata 12 del NE 5521 donde se

obtiene 6 voltios, y la pata inversora a la salida del TL081. Este

circuito sirve para conseguir un voltaje de referencia de 6 voltios

con impedancia de salida reducida, a la salida del TL081 (pata S) .

Este voltaje es aplicado a la pata 1 del NE 5521 por medio de los resistores de 22 Kn (entre pata 6 del TL081 y pata 3 del NE 5521) y

de 5.6 Kn (entre pata 1 y 3 del NE 5521). Entre la pata 6 del TLO81 y

pata 3 del NE 5521 esta conectada un resistor de 22 kn, el cual

alimenta la salida del TL08l a la entrada del NE 5521.

La funci6n dol potenciomatro de 22 Kn (pata 2 del TL084A y

tierra), es la de ajustar el voltaje de salida del divisor a 25 voltios.

El capacitor de 1 0 pF (entre pata 2 del TL084A y tierra) y el de

4.7 pF (entre pata 3 del TL08l y tierra) se utilizan para eliminar

seKales de ruido en el lugar donde estan conectados.

El circuito formado por los tres ampJificadores operacionales

(TLO84A, TL0848 y TL084D) forman un amplificador de instrumentacian,

el cual ha sido disenado para tener una alta impedancia de entrada,

una elevada Ratan de Rechazo de Modo ComGn (RRMC) y entre otras

propiedades. Este tipo de amplificadores es uno de los mas til les,

precisos y versatiles disponible an la actualidad.

Las seKales de entrada excitan circuitos seguidores de voltaje,

en los cuales la se8al de entrada se aplica a la entrada positiva. La

entrada negativa se conecta a la salida. El voltaje de salida iguala

al voltaje da entrada tanto en magnitud como en signo. Por lo tanto,

34

6.2.2.1 DIAGRAMA ELECTRICO.

el voltaje da salida eigue al voltaje de entrada. L a ganancia de

voltaje es 1 (la unidad). El seguidor de voltaje tiene una resistencia

de entrada alta (muchos megaohms) y una resistencia de salida muy

baja.

Estos seguidores de voltaje alimentan a su vez a un amplificador

diferencial. Cuatro resistores, dos de 1Kn (uno entre la pata 1 del

TL084A y 13 del TL084D y entre la pata 7 del TL0848 y 1 2 del TLO84D),

otro de 4.7 Kfl (entre pata 1 2 del TL0840 y tierra) y un potenci6metro

de 4.7 Kn (entre patas 13 y 14 del TL084D) que sirve para ajustar la

ganancia del amplificador. El amplificador de instrumentaci6n se

utiliza para amplificar la sefial proveniente del integrado NE 5521, que se aplica a la entrada positiva. En la otra entrada del amplificador se ap I ica la salida del divisor de voltaje, para

obtener a la salida de dicho amplificador un nivel de referencia de

2.5 voltios corriente directa.

El resistor de 68 Kn (entre la pata 14 del TL084 y la salida) y

al capacitor de 0.1 pF forman un filtro pasa-bajas impidiendo el paso

de ruido de altas frecuencias.

El circuito integrado LM 3914 es un indicador de niveles de

voltaje, los cuales son mostrados utilizando leds. El indicador puede

funcionar en uno de dos modos, barra o punto. Para nuestro circuito en

particular se acfiv6 al modo indicador punto, con una diferencia de 18

milivolts entre cada led punto.

La funcibn principal de este indicador es la de ilurrtrar el

punto de equilibrio del sistema, es decir, e1 lugar en el que la

ferrita sa halla dentro de las bobinas de manera tal que la

diferencia de fase en lar bobinas producen una salida de voltaje nula.

El voltaje alterno producido por las ondas sismicas es aplicado a

la pata 5 proveniente da la salida del NE 5521 (pata 1). Se enciende

un led cada vez que la entrada se incrementa o disminuye 18

36

milivoltios aproximadamente. Cuando el sistema se encuentra en

equilibrio, la salida as igual a 6 volts aprox., o sea, la mitad del

voltaje de polaritaci6n. Este voltaje esta indicado al encenderse el

led 5.

El divisor de voltaje formado por los resistores de 1 KO (entre

la pata 4 del LM 3914 y +12 voltios) y 0825 Kn (entre pata 4 del LM 3914 y tierra) se utiliza para cambiar el voltaje de referencia a 6

voltios. El segundo divisor de voltaje formado por los resistoras da

0.906 Kn (entre patas 7 y 8 del LM 3914) y de 3.00 Kn (entre pata 8

del LM 3914 y tierra), tiene la funcibn de variar la sensibilidad del

indicador. En particular estos valores de las resistencias, fijan la

variaci6n de voltaje de 18 milivolts entre cada led.

6.2.3 INTERFACE.

Corno s t mencion6 durante la descripci6n de la parte electrdnica,

el principio de operacibn de esta se basa en la mcdici6n del cambio de fase que provoca el desplazamiento de una barra de ferrita dentro de 4 bobinas debidamente acopladas. El problema principal entonces, para

entrelazar las partes mecAnica y elsctrica era construir un juego da

bobinas y ferrita que respondiera satisfactoriamente a esta situaci6n.

Una vez hecho esto, habi a que buscar la forma de fijar la barra do ferrita a la masa, mientras las bobinas debi an permanecer fijas a la

base del sistema.

La primera situaci6n que se busc6 resolver era la consfrucci6n

de las bobinas. Dado que no habia un precedente que nos pudiera dar

una idea de la cons~ruccidn de los embobinados, s t procedi6 a realizar

un gran nomero de pruebas tanto de materiales c6mo de disposici6n de

las bobinas. Es así, como se probcl con alambre magneto de diferentes

diametros, desde muy delgado hasta relativamente grueso y nacleos de

diferentes materiales, desde plastic0 y cart6n hasta papel de baja

permeabilidad magnetita y madera.

37

a

Vista F r o n t s 1

SERC-IJAMI

Componente Yet- ti cal

Ademas se realizaron pruebas con diferentes números de vueltas en

los devanados, se prob6 como respondian las bobinas con pocas vueltas,

con muchas vueltas, con un número de vueltas en las bobinas exitadoras

y otro diferente en las detectoras, etc. Por otra parte, se comprobt,

tambien las diferencias en la respuesta disponiendo las bobinas en

forma diferente, es decir, con 4 bobinas enrrolladas

independientemente, colocadas en diferentes posiciones. y con pares de

bobinas enrrolladas en un $610 núcleo.

38

Con base en los resultados obtenidos con todas estas pruebas, se

demostr6 que la mejor respuesta era entregada por pares de bobinas

detectora-excitadora enrrolladas en un mismo carrete de pkstico, de 2

cm de diametro interno y 2.5 cm de largo, utilizando alambre magneto

delgado y con 50 vueltas en cada devanado.

La barra de ferrita utilizada es del mismo tipo de las que se

emplean en las antenas de sintonizadoros de AM. Con un diametro aprox.

de 1/4 de pulgada y 138 cm de largo.

Una vez construido el conjunto bobinas ferrita que mejor

respondía a nuestras necesidades, se empez6 a idear la forma de fijar

la barra de ferrita a la masa y unir las bobinas a la base del

sistema, de manera que la ferrita se desplazara libremente dentro de las bobinas, sin que hubiera rozamiento.

Para fijar la ferrita, se construyb una pieza cilindrica de

nilamyd de 3/8 de pulgada de diametro, con cuerda en un extremo y una

perforacidn de lado a lado, con un diamstro similar al de la barra de

ferrita (1/4 de pulgada 1 en el otro. El extremo con cuerda se

atornilla en el orificio lateral de la masa construido para ese

propdsito y en el agujero del otro extremo se introduce a presi6n la barra de ferrita aprisionada adamas con un pequefio tornillo

introducido desde la cara plana del mismo extremo de la pieza de

nilamyd, quedando la barra de ferrita centrada y perpendicular con

respecto a la pieza.

Para colocar las bobinas, primero habi a que mantenerlas fijas una

con respecto a la otra una cierta distancia, de manera que la ferrita

centrada dentro de ellas produjera un voltaje nulo a la salida del

circuito. Para consoguir esto, se utiliz6 una placa de circuito

impreso de 18 cm de largo por 6 de ancho, la cual tenfa un doble

propdsito : por una parte fijar las bobinas con una separaci6n de 9 cm

aprox. una de la otra, lo cual se iogr6 utilizando pegamento

instantaneo ademas de sujetarlas firmemente con cuerda para caKa de

pescar.

3s

Por otro lado, la placa de impreso nos servia para soldar en ella

las terminales de las bobinas a los alambres del circuito electranico,

evitando hacerlo directamente unos con otros y pudiendo provocar una

facil ruptura debido al diamttro tan pequePio del alambre magneto.

Una vez fijadas las bobinas a la tablilla, esta se monta sobre

una escuadra construida de acrilico de 1 4 pulgadas de espesor y cuya

cara vertical tiene 9.5 cm de ancho por 26 cm de alto, utilizando para

su montaje cinta adhesiva de polittileno. La parte horizontal de la

escuadra se atornilla a la placa de la base, de manera tal que ya

montada la pieza de ferrita sobre la masa y perpendicular a la base,

la ferrita pudiera moverse libremente dentro de las bobinas sin

rozar los carretes de las mismas. Es asi como se lograron comunicar

los movimientos detectados por la parte mecanica del instrumento con

el circuito alectr6nico.

6.2.4 SALIDAS.

Como se explica en la descripcidn de la parte elactr6nica. el

instrumento tiene dos salidas, la primera da ellas se conecta

directamente a una barra indicadora de voltajes construida a base de

leds, y cuya funcibn principal consiste en indicar la posicibn de equilibrio del sistema.

La segunda salida es Iza mas importante, ya que es esta la que se

tomara para interpretar los movimientos detectados por el sismagrafo.

Durante la fase experimental, y con objeto de evaluar la

sensibilidad del indrumento, la calibraci6n del mismo, la etapa

amplificadora, la eliminacidn del ruido y en general la respuesta dol

sistema, la salida principal era graficada en un osciloscopio. Tan

pronto se logra conjuntar la parte meCAn¡Ca con la parto electr6nica

del sistema, y una vez conseguida una buena respuesta del instrumento,

se procedi6 a probar con dispositivoic graficadores permanentes.

40

Como se mencionb anteriormente, la salida principal del

instrumanto fue fijada sobre un nivel de offsat da 26 volts, esto se

hizo con la finalidad de conectar un convertidor anrbgico / digital a

esta salida, obteniendo entonces la sefial digitalirada detectada por

el instrumento. El objetivo de digitalizar la seffal es al de poder

manipular via electrbnica digital la salida del instrumento, es decir,

la seKal digital ya puede ser manipulada por un microprocesador

(microcomputadora) con objeto de poder guardar lo5 registros arrojados

por el sismbgrafo en alglfn medio de almacenamiento temporal o

definitivo, c6mo memoria RAM o disco flexible.

La ventaja de almacenar estos registros, es que si se guarda en

disco o en cinta, se puede tener una gran cantidad de inforrnaci6n

perfectamente ordenanda y clasificada a un bajo costo tanto an espacio

como en dinero, creando así un registro detallado de la actividad

detectada por el instrumento. Esta informacibn puede ser accasada y

graficada en la pantalla de la microcomputadora cuantas veces se

desee. Es importante hacer notar que no necesariamente cada estacibn

debe tenor su propia microcomputadora, sino basta con conectar la

salida a un transmisor de radio y enviar la seKal hacia una

computadora central que controle varias estaciones a la vez.

Otra raz6n para digitalirar la seKal es que si s t desea

transmitir esta informacibn via modem por ejemplo, necesariamente debe

digitalitarse, cargarse en la memoria de la microcomputadora y

enviarse mediante algun sistema de transmisi6n hacia el modem

conectado a la linea.

Por otra parte, tambikn es posible conectar la salida principal

del instrumento a un graficador en hojas de papel continuo enrrollado

en un tambor y que gira a una velocidad constante. El principio de funcionamiento de estos grrficadores es simple, reciben como entrada

una seKa1 analdqica y por medio de sistemas electromagn6ticos

convierten las variaciones de voltaje de la sefial en un movimiento

proporcional aplicado a una plumilla que est& en contacto con el

papel.

41

Existen graficadores termicos, que imprimen sobre papel encerado

especial, calentando la plumilla. De esta forma, la plumilla vfi

quemando el papel por dande pasa, obteni&ndo$t asi al registro.

Otros graficadores utilizan dispositivos que bombean tinta hacia

la punta de la plumilla, la cual va trazando su movimiento sobre el

papel.

La principal ventaja de este sistema con respecto al

almacenamiento en disco, es qua se tiene al instante el sismograma,

conforme va transcurriendo el evento. Su desventaja principal es el

hecho de Cpre el papel gastado no puede ser reutilizado, sino que es

necesario alimentar constantemente papel nuevo a la impresora, lo cual

resulta muy costoso. En todo caso, se pueden utilizar ambas tecnicas

para el regietro de los eventos.

En nuestro caso particuar, para la etapa de calibraci6n y prueba

del instrumento, se utili26 un graficador de tinta para hacer los

primeros registros. Los resultados se reportan mas adelante. Cabe

seHaJar que por falta de tiempo no se conectb el convertidor

anal6gico / digital a la salida dol sistema, para obtener asf registros digitales. Esperamos que en una segunda fase del proyecto,

&te sea uno de los puntos mas importantes a desarrollar, ya sea por

nosotros mismos o por algon otro grupo que retome este proyecto.

42

6.3 SISMOGRAFO SEBC-UAMI DE COMPONENTE HORIZONTAL.

La construccidn y el funcionamiento del sismdgrafo de componente

horizontal es muy similar al de componente vertical, con algunas

diferencias muy significativas, y sobre todo tomando en cuenta los

errores y problemas que se tuvieron durante el diseFio y la

consfrucci6n del instrumento ¿e componente verticai, creemos que se

mejor6 bastante en algunas cosas este segundo sismdgrafo.

”_ ” - I - ””_ “ ”

8 : SEBC-UAMI de componente Horizontal, con Graf‘icaJor :J

F u e n t e de poder.

60 3. 1 PARTE MECANICA0

6-30 1 1 B A S .

La base se construyd con los mismos materiales y dimensiones que

el sismbgrafo anterior. La única diferencia principal entre ambos, es

que en este instrumento se utilizaron tornillos niveladores mis

gruesos (142 de pulgada) que soportan mejor la carga del sistema.

6-30 1 2 MASA.

En al sismbgrafo de componente horizontal, se utiliz6 ahora un

cilindro de acero de 10 kg de peso aproximadamente, es decir, el doble

de la masa del sistema de componente vertical. Su diamatro es de 10

cm. AI igual que en el otro sistema, la masa tiene un barreno con

cuerda de 1 4 pulgada de diametro en una de las caras cuya finalidad

es la de atornillar ahf la barra que sirve como eje de la masa, y un

segundo barreno de 114 de pulgada sobre el cuerpo de la masa y

perpendicular a la misma, ddnde se fijara la barra da soporte de la

ferrita.

60 30 l o 3 SOPORTE PARA EL EJE DE LA MASA.

El soporte para el eje de la masa es exactamente igual al del

sismdgrafo anterior, con la única diferencia de que al ser el

nuevo instrumento de pendulo horizontal, ahora los baleros no se

colocaron a los lados de la estructura, sino uno a la mitad del

fravesaKo en su parte interior, y el otro sobra la base, exactamente a

la mitad de la placa. Ambos alineados entre sf.

6.3.1 . 4 EJE DE LA MASA.

Asimismo, el eje de la masa es igual al del instrumento de

componente vertical, con un par de diferencias, la primera es que la

barra central en ddnde se atornilla la masa ahora es una barra de

acero de 1/2 pulgada de espesor y sdlo con cuerda en el extremo que se

une a la masa, a diferencia de la barra con cuerda sin fin del

sism6grafo anterior, pues aqui ya no hay necesidad de mater tuercas.

44

L a segunda diferencia es el barreno practicado terca de la masa

para fijar e¡ dispositivo amortiguador. A diferencia del anterior

sismhgrafo on el cual el eje de la masa tiene un pequeÍ50 or if icio

paralelo a la base, en este se le hizo un agujero de lado a lado y

perpendicular a la base de 1/14 de pulgada de dibmetro. con cuerda,

dande s t atornillara la paleta del amortiguador como se explicara rn&s

adelant e.

la

6.3. I. 5 AMORTIGUADOR.

La funcibn del amortiguador sigue siendo la misma. o sea. reducir

oscilacian natural del pendulo obteniendo así un sisrnograma mis

real. Sin embargo. el sistema de amortiguamiento es totalmente

diferente.

45

El sistema de amortiguamiento esta formado por una caja de

acri lico de 3 mm de espesor, de 21 cm de largo por 8 cm de ancho y 8

cm de profundidad. La funcibn de esta caja es contener un fluido,

dentro del cual estard sumergida la paleta del amortiguador. La tapa

de la caja tiene un corte semicircular de 1.5 cm de ancho, iniciando y

terminando a 2 cm del principio y final de la tapa, y cuya curvatura

46

corresponde al movimiento circular descrito por el eje de la masa a la

altura del barreno para la paleta del amortiguador.

El objetivo de este corte, es el de permitir moverse a lo largo

de el a una barra de aluminio de 3,,'8 pulgada de diametro. que en un

extremo VI atornillada al eje de la masa en el barreno practicado para

ese propbsito, y en el otro va atornillado a una pieza semicircular de

nilamyd de 5 cm de diametro, la cual queda dentro de la caja de

acri tico, especialmente fabricada para servir de paleta de

amortiguamiento.

r

a

**,

-

I

!

I

I

Foto 11 : V i s t a Lateral SEBC-UAMI componente Horizontal.

De esta forma, la paleta del amortiguador unida a la barra de la

masa, al estar sumergida dentro del fluido contenido en la caja, no

47

permite moverse libremente al pendulo del sistema, sino q u e reducir3

la oscilaci6n n a t u r a l del mismo.

6.3 .2 PARTE ELECTRONICA-

El circuito utilizado en este sismbgrafo es exactamente igual a l

utilizado e n el sismdgrafo anterior.

_1

Foto 1 2 : V i s t a detallada, AmorLiguador e Interface d e l SEBC-UAMI

componente Horizontal.

48

6- 3- 3 INTERFACE-

La construccidn de las bobinas para &ate segundo sismbgrafo fue

muy similar a la de las bobinas del instrumento anterior, presentando

algunas diferencias tendientes a mejorar la respuesta del sistema. Se utiliz6 ahora un carrete de tubo de PVC de 2.5 cm de diametro y 3 cm

de largo.

El alambre utilizado ahora fue ligeramente mds grueso y se

aumentd e1 nrfmero de vueltas a 75 por cada devanado. El didmetro

de la ferrita utilizada es 3 mm mas grande que el de la anterior y su

longitud es 2 cm mayor.

Tambien el sistema do fijacidn tanto de la ferrita a la masa como

de laa bobinas a la base del sistema fue muy similar. Para fijar la

ferita, se construyb una pieza de nilamyd con las mismas

características quo la utilizada anteriormente, es decir, atornillada

por un lado a la masa en el barreno correspondiente y en el otro un

agujero de diametro similar al de la ferrita, en la cual se introduce

esta a presibn y se sujeta ademas con un tornillo introducido desde la

cara plana de la pieza de nilamyd.

Las bobinas a su vez se fijaron en una placa de circuito impreso

de las mismas dimensiones que el anterior, utilizando cuerda para caKa

de pescar, a 9 cm de distancia una de la otra, buscando obtener un

voltaje nulo mientras la ferrita asta centrada dentro de ellas. Para

fijar la tablilla de impreso al sistema, se construyh ahora una

especie de base o mesita de acrílico de 3 cm de alto aprox. por 7 cm

de ancho y 20 de largo, en la cual se month la tablilla utilizando

cinta adhesiva de polistileno.

La mesita se atornil16 a la placa do la base, de manera que la ferrita quedara centrada dentro de las bobinas en el estado de

equilibrio del sistema, y pudiera moverse libremente sin rozar las

paredes de los carretes cuando Ir masa comenzara a oscilar.

49

6- 30 4 SALIDAS.

Puesto que el circuito electrdnico es el mismo en ambos

instrumentos, igualmente lo son el nirmero de salidas y la manipulacian

que puede hacerse de ellas, como se explicb anteriormente en la parte

correspondiente al sismdgrafo de componente vertical.

Cabe sefialar aqui, que tambidn por falta de tiempo no se logrd

realizar ninguna prueba con al graficador para este sismdgrafo,

dejandose igualmente abierta la posibilidad de hacerlo en una segunda

etapa del proyecto.

SO

7 . RESULTADOS

En esta secci6n se reportan los resultados arrojados por el

Sismbgrafo SERC-UAM de componente vertical. El objetivo de las

pruebas que se le aplicaron era principalmente determinar el rango de

su periodo de oscilacibn y comprobar que tan sensible es en la

practica.

Para lograr la caracterizaci6n del sism6grafo, se ida6 la

siguiente prueba : se coloc6 un cierto elemento masivo con un alambre

sobre la masa del sistema, la cual cambia su estado de equilibrio con

respecto al:- resto del instrumanto cuando tiene sobre si el peso del

elemento de prueba. Una vez que el pendulo queda an reposo, dando un

tir6n al alambre se retira el elemento de prueba y se toma el registro, graficando la salida principal del instrumento.

La prueba se raalizt, un buen número de veces, varidndo el dngulo

del pbndulo con respecto al piso, desde 4 hasta 46 grados aprox. y

repitiendo 2 o 3 veces cada registro (las medidas de los 6ngulos del

pendulo con respecto al piso no son exlctas, ya que el angulo entre la

placa y el piso puede determinarse mas o menos exactamente calculando

senos y cosenos, sin embargo, el angulo entre el pendulo y la base se

midi6 utilizando un transportador. El Angulo total entre la masa y el

suelo es entonces la suma de ambos angulos), utilizando el mismo

elemento de prueba, de esta forma podiamos medir el periodo del

pendulo a diferentes inclinaciones y actuando sobre el la misma

fuerza.

Para determinar al periodo lo mas exactamente posible, se midi6

en la grafica el tiempo que le toma al pendulo completar 5 ciclos.

Para determinar el periodo del pendulo es suficiente con dividir este

tiempo entre 5.

En la siguiente tabla se muestran los resultados obtenidos del

analitis de los registros para diferentes dngulos entre el periodo y

el suelo.

ANGULO ENTRE EL PENDULO Y EL SUELO

PERtODO (milisegundos)

736

784

792

793

800

808

824

832

A continuacibn se presentan las graficas originales obtenidas. En

la parte de abajo de cada grafica, se observa una serie de marcas,

dande la distancia entre cada cuadro representa 1 segundo en tiempo

real.

Angulo = 469 Periodo 3: 736 mseg.

A n g u l o P 38- Periodo = 784 mseg.

Angulo 300; Periodo = 793 mseg.

92313.9253 PRINTED IN U.S.A. - . -

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53

Angulo 288 Periodo = 800 mseg.

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Angulo m 21- Periodo = 808 =ego

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Angulo P 133 Periodo = 824 mseg.

Angulo = 405 Periodo = 832 =ego

: HEWLETT.?SCKARD

. . . . . . . . . . . . I : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . d . " L.", - . e ".. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . _ , . . . "" . . . . L - : : : : : : : . . . . . . . . . . .

8. CONCLUSIONES.

AI inicio del proyecto se propuso disefiar y construir un par de

instrumentos detectores de movimiento, que serían utilizados como

8i~m6grafOS. Se pretendia ademas que estos instrumentos tuvieran las

siguientes características :

- Sencilkz en el diseflo y funcionamiento.

- Bajo costo de fabricacian.

- Alta confiabilidad y efectividad en su operaci6n.

Los diseKos de tales sismbgrafos estan basados en una idea

genhral propuesta por nuestro asesor: partiendo da esta idea se

pro4edi6 a detallar los planos de construccidn. Durante el desarrollo

del I proyecto se tuvieron algunos problemas, de los cuales, algunos de

los / mis importantes fueron : la fijacibn de la masa a la base del

sistbma reduciendo al mi nimo la friccian entre el eje de la masa y al

sopbrte del mismo; los sistemas de amortiguamiento; la construccibn de

las ~ bobinas: la etapa amplificadora de la sefial; la supresien de

ruidb; etc. Las soluciones a estos problemas se explican en detalle en

la darte 6 del presente reporte.

~

Una vez resueltas estas situaciones y verificado el correcto

funkionamiento de los sismbgrafos, ya es posible realizar algunas

codparaciones para determinar en qu8 medida se cumplid el objetivo

probuesto :

~ DisaHo y construcci6n. Durante la fase de diseKo se estudiaron

div+rsos tipos de sism6grafos en operacibn, con una alta sensibilidad

y konfiabilidad, sin embargo, el común denominador de todos estos era

un4 gran complejidad en sus diseKos, los cuales involucran en la

maioría de los casos desde elementos de alta presicibn hasta

di*ositivos 6pticos en algunos de ellos. Todo esto contrasta con la

senkill&z de nuestro disefio al cual no involucra complicados sistemas

o elementos altamente calibrados, sino basado totalmente en principios

mecanices bastante simples.

Costo de fabricaci6n. Los disenos complejos necesariamente se

traducen en altos costos de fabricacibn. El nuestro, al estar

construido con materiales muy comunes, y sin necesitar una mano de

obra experta en complicadas cuestiones tkcnicas, es mucho mas barato.

Confiabilidad. Desgraciadamente, no se tenia ningirn otro sistema

contra el cual comparar el funcionamiento de nuestros sismdgrafos: sin

embargo, en basa a las pruebas realizadas, se demostrb que estos son

instrumentos lo Suficientemente sensibles como para funcionar

eficientemente.

Basados en todo lo anterior, creemos que se cumplid en gran

medida al objetivo particular que se propuso, lamantandose el hecho de

no se contb con el tiempo suficiente para realizar todas las pruebas

que se tenían previstas.

9. COTIZACION.

En esta secci6n se presenta una cotizacibn aproximada de los

costos de fabricaci6n de cada sism6grafo. Se cotiza a d o el material y

no la mano de obra. En algunos casos, no se presenta al costo de cada

elemento separadamente sino el costo total por elemento completo, es

decir, en el caso del angulo de acero por ejemplo, se tomb en

consideraci6n el peso de todo este material utilizado y el precio que

se presenta por Kg. es al precio al qua se venda un tramo completo da

6 mts. y no un tramo del tamaKo empleado.

9.1 COTIZACION DEL SISMOGRAFO SEBC-UAMI DE COMPONENTE VERTICAL.

PIEZAS UNIDAD

1 14.5 Kg

1 4.13 Kg

1 1.05 Kg

1 0.605 Kg

1 5 Kg

1 r h 4 t

2

DESCRI PC1 Off

Placa Acero 6.4 mm 4 0 c m X 7 0 c m

Angulo Acero 3mm X 3.8 cm

Barra Acero 19 mm

Barra Acero 6.4 mm

Barra Acero 8 cm

Barra Acero 13 mm Cuerda Corrida

Baleros

PRECI o IMPORTE UNITARIO C N$>

C NS3

2.7 39.15

2.7 11 -15

35 3.70

35 2.18

3 .S 17 .S

10. o 10 .o

19 .o 38 .O

PIE- UNIDAD DESCRI PC1 ON PRECIO IMPORTE UNITARIO C N$>

C N$>

1 Tensor 5 .O 5 .O

1 Resorte

9.1 2 PARTE ELECTRONICA.

DESCRI PC1 ON PI E W S

1

20

3

1

1

1

10

1

1

1

1

1

1

1

2

NE5521

Reektoras 1/4 W

Preset

TL081

TL084

LM3914

Leds

0.1 pF

10 pF

4.7 pF

470 nF

22 pF

4.7 nF

Barra de Ferrita

Bobinas

3 .O 3 .O

TOTAL = N$ 129.68

PRECIO UNITARIO

C NS3

48 .O

O .15

1.5

2 .o 4 .O

12.8

O .4

O .6

O .4

O .4

1 .o O .4

O .8

5 .O

25

TOTAL

IMPORTE C N$>

48 .O

3 .O

4.5

2 .o

4 .O

12.8

4 .O

O .6

O .4

O .4

1 .o O .4

O .8

5 .O

5 .O

= N$ 91.90

Precio Total del SEE-UAM componente vertical = N$ 221.58

59

9.2 COTIZACION DEL SISMOGRAFO SEBC-UAMI DE COMPONENTE HORIZONTAL.

9-20 1 PARTE MECANICA-

PIEZAS UNIDAD

1 14.5 Kg

1 4.13 Kg

1 1.05 Kg

1 0805 Kg

1 10 KG

1 0.7 Kg

2

DESCRI PC1 ON

Placa Acero 6.4 mm 40cmX70cm

Angulo Acero 3mm X 3.8 cm

Barra Acero 19 mm

Barra Acera 6.4 mm

Barra Acero 10 cm

Barra Acero 13 mm

Baleros

9-20 2 PARTE ELECTRONICA.

P I EZAS DESCRI PC1 ON

1 NE5521

20 Resistores 1/4 W

3 Preset

1 TL08l

1 TL084

1 LM3914

PRECIO I P O R T E UNITARIO C N$)

C NS3

2.7 39.15

2.7 11.15

3.5 3.70

3.5 2.18

3.5 35 .o 3.5 2.45

1s .o 38 .O

TOTAL = N$ 131.68

PRECI o UNITARIO

C NS3

48 .O

O .15

15

2 .o 4.0

12.8

IMPORTE C Ns3

443 .o 3 .O

4.5

2 .o 4 .O

12.8

60

PI EZAS DESCRI PC1 ON

10

1

1

1

1

1

1

1

2

Leds

0.1 pF

10 pF

4.7 rF

470 nF

22 FF

4.7 nF

Barra de Ferrita

Bobinas

PRECI o UNITARIO

C N$>

O .4

O .6

O .4

O -4

1 .o O .4

O .8

5 .O

25

IMPORTE c NS3

4.0

O .6

O .4

O .4

1 .o O .4

o .a

5 .O

5 .O

TOTAL = N$ 91.90

Precio Total del SEBC-UAM componente horizontal = N3 223.58

61

10. BIBLIOGRAFIA

1. *‘Fundamentos da hgeniaria I” I n t r o d u c i d n a l a Sismologia

Fr a n z S a u t e r

T e c n o l 6 g i c a d e C o s t a Rica

2. “Gran Enciclopedia del Mundo7*

Tomo Nrfmero 1 8 Durvan, S R d e E d i c i o n e s B i 1 bao

3. “Elementary Seismology”

R i c h t e r , Charles F.

W . H. Freeman And Company

4. “Enciclopedia Universal Ilustrada”

Eur o p e a - h e r i c a n a

Tomos Nrfmeros 56 y 60

Espasa- Cal pe, S. A. Madrid

5. “Registtierung Und Auswertung”

S e i s m i c h e r E r e i g n i s s e

Von Peter Borman

Akademie V e r l a g , B e r l i n 1966

6. “Signatics Linear Products”

Handbook

7. “Special Purpose Linear Devices Handbook”

National Semiconductor

8. “Linear Aplication Handbook”

N a t i o n a l Semi conductor

es2

9. “Electr6nica PrActica”

Tomo 1 Compi 1 ado por el equi PO edi tori al de McGraw-Hi 11

10. **Circuitos htsgrados Lineales Y Amplificadores

Operacionales”

Robert F. Coughlin; Frederick F. Driscoll Pr enti ce-Hal 1 Hispanoamericana, S. A.

11. “Principios De Electr6nica”

A l b e r t Paul Malvino

McGraw-HI 11

12. “Nueva Elsctr6nica”

AKo VI I NQmero 79 Mayo 1990

Madrid EspaKa

13. “Bulletin Of The Seismological Society Of America”

Vol. 79 No. 2 Oct. 1989

14. “Bulletin Of The Seismological Society Of America’’

Vol. 79 No. 6 Dec. 1989

15. “Bulletin Of The Seismological Society Of America”

Vol. 82 No. 1 Feb. 1992

63