Sistemas de Alerta Temprana de Terremotos
Salvando vidas y activos
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The Institute For Petroleum Research and Geophysics (Instituto de Geofísica e Investigación Petrolera), Israel.
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Technical Institute of Israel (Instituto Técnico de Israel), Haifa, Israel.
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Laboratory of National Center of Earthquake Engineering Research (Laboratorio del Centro Nacional de Investigación de Ingeniería Sísmica), University of New York at Buffalo, USA.
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Department of Earthquake Engineering, (Departamento de Ingeniería Sísmica) - Universidad de Bogazici, Turquía.
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Universidad Nacional Autónoma de México, México D.F
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Instituto Politécnico Nacional, Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura, México
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Universidad Nacional y Kapodistríaca de Atenas
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Servicio Geológico Colombiano
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TUV Alemania
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POZT Rusia
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GRAVITEC Estados Unidos de Norteamérica, de acuerdo a los nuevos estándares ASTM e 2484/06
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Technion Israel Institute of Technology
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Instituto de Estándares de Israel SII
Prueba en mesa sísmica en Buffalo, Universidad Estatal de Nueva York
Una de las pruebas más interesantes realizadas al acelerómetro y detector de alerta sísmica temprana EQ-I81, fue la efectuada en el año 2014 en el laboratorio de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Nueva York, en Buffalo. La prueba se originó a partir de una licitación internacional convocada por el Ministerio de Educación de Israel, a la que fueron invitados fabricantes de detectores sísmicos de diversas nacionalidades, para su aplicación en las escuelas israelitas. Después de una ardua pre-calificación, quedaron preseleccionadas 3 empresas, las que participaron en un riguroso test de performance en el laboratorio de Buffalo.
Los detalles de las pruebas requeridas se encuentran en el Apéndice C (pp. 47-48) de la licitación y también las detalló el Dr. Avi Shapira, Director General del Comité Directivo Interministerial para la Preparación ante Terremotos en Israel, en su carta de 9/9/2014 al Sr. Arieh Mor, Vicedirector General del Ministerio de Educación. En la prueba de los detectores, de acuerdo con los requerimientos de la licitación, se simulan eventos sísmicos fuertes y también relativamente débiles de 0,005 g o menores. Por lo tanto, es necesaria para realizar la prueba, una mesa vibratoria con un ruido de fondo menor a este valor. El laboratorio de la universidad en Buffalo está equipado con una mesa vibratoria de las mejores del mundo, con un ruido de fondo de 0,001 g o menor. Cabe señalar que el requerimiento de prueba, según se define, es de un nivel muy alto y tan sólo unas pocas mesas vibratorias en el mundo son capaces de efectuarlas. La prueba se llevó a cabo del 4 al 5/11/2014 en el laboratorio de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Buffalo. El experimento fue diseñado y llevado a cabo conjuntamente por el Prof. A. Reinhorn de la Universidad en Buffalo, el Dr. R. Hofstadter, del Instituto Geofísico de Israel, y el Sr. M. Pitman, director técnico del laboratorio en Buffalo.
En la prueba participaron representantes de tres prestigiosas compañías productoras de detectores de alerta temprana de terremotos: EQTechnologies, fabricante del EQ-I81, y dos más, que en este portal Web sólo mencionaremos como la "Compañía XXX" y la "Compañía YYY" por respeto y privacidad de los competidores (ver nota 1). Cada compañía suministró 3 detectores, de modo que fueron 9 detectores en total. Todos los sistemas estuvieron en una prueba de "caja negra", sin el conocimiento del hardware o software. La siguiente fotografía muestra los equipos instalado en la mesa vibratoria. La prueba de todos los sistemas fue simultánea.
Certificaciones y pruebas
El sistema EQ-I81 ha sido testeado y certificado por importantes organismos y prestigiosos laboratorios de nivel mundial. La certificación de un instrumento sísmico de estas características requiere de mesas sísmicas de alta precisión, disponiibles sólo en algunos laboratorios y universidades del mundo. En ellas se simulan terremotos reales, y otras ondas y movimientos de patrones no sísmicos, que simulan otras condiciones para las cuales el detector NO debe alertar. Se cuenta con certificaciones, autorizaciones y pruebas realizadas por los siguientes organismos:
Figura 1. Prueba en mesa sísmica en Buffalo, Universidad Estatal de Nueva York
Tipo de pruebas y mediciones
Las pruebas fueron diseñadas para incluir tres componentes principales, que se indican a continuación, y sin ninguna importancia al orden de las operaciones, en particular:
1. Una onda sinusoidal de distintas frecuencias 1-10 Hz y amplitudes de intervalo de 0,01 a 0,003 g. En la práctica, no se hizo uso de una amplitud por debajo de 0,01 g, como se explicará a continuación.
2. Se prepararon los datos de algunos terremotos fuertes que ocurrieron en diferentes regiones del mundo y a distancias diversas de los acelerómetros que midieron los eventos. Los datos de los eventos que se prepararon son:
Terremoto en México en 1985, terremoto de El-Centro, California en 1940, terremoto en el Golfo de Eilat en 1995, terremoto en Cuba en 1995 y terremoto en California en 1989. El rango de distancias es de 15 km a 350 km. Todos los terremotos anteriores son considerados fuertes. En todos los terremotos anteriores, la señal sísmica fue muy clara. En la práctica, se hizo uso de los datos del terremoto de El-Centro, solamente, como se explicará a continuación.
3. Una serie de eventos artificiales se diseñaron para probar el funcionamiento del sistema cuando se producen casos que no son terremotos, sino esencialmente falsas alarmas. Estos eventos pueden ocurrir en las proximidades del sistema, en cuyo caso el efecto es considerable. El sistema supuestamente no se activará ante la ocurrencia de un evento tal. Estos eventos incluyen: la caída de un objeto pesado de 10 kg desde una altura de 2 metros, un golpe fuerte de martillo, el paso de un vehículo pesado o tren y un fuerte portazo.
Todo sistema se supone que se activará, al estar sujeto a una oscilación con una amplitud por encima del valor umbral establecido para él, en este caso 0,005 g, y no necesariamente si está en paralelo con un eje determinado. La diferencia de tiempo entre el momento en el que la oscilación de la mesa fue de más de 0,005 g fue calculada, medida por el acelerómetro instalado en la mesa y el tiempo en que el sistema se activó.
Resumen y resultados
La prueba se realizó en una mesa vibratoria, de un laboratorio que es uno de los mejores del mundo. En la prueba se simularon casos de eventos naturales, es decir, diferentes terremotos que se produjeron en Israel y en todo el mundo, y también se simularon eventos tipo "falsas alarmas", como por ejemplo un fuerte portazo, un golpe fuerte de martillo, la caída de un objeto pesado y el paso de un vehículo pesado muy cercano al detector.
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Los detectores de la compañía EQTech arrojaron resultados recurrentes y satisfactorios de forma regular.
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Los detectores de la "Compañía XXX" no reaccionaron a muchas de las pruebas. Se supone que hubo un problema de conectividad entre el equipo de la compañía y el equipo del laboratorio, que impidió la transmisión de la señal. Durante el experimento no fue posible resolver el problema, a pesar de diversos intentos.
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Los detectores de la "Compañía YYY" mostraron un "comportamiento mixto". Un detector respondió a una serie de casos y los otros dos a un muy pequeño número de casos. No está claro si hay aquí una falta de direccionalidad de los parámetros internos del dispositivo, una falta de comunicación adecuada al equipo del laboratorio, o ambos.
Los resultados de la prueba de laboratorio de la Universidad en Buffalo de fecha 5/11/2014 y la activación tan parcial de los sistemas XXX (1 activación de 12 posibilidades) y 6 activaciones de YYY (de 12 posibilidades) en los cuatro terremotos mencionados anteriormente, han demostrado que en realidad no tiene sentido ejecutar la mesa vibratoria para casos de otros terremotos adicionales. Cabe señalar que también los representantes de las distintas compañías compartieron esta opinión.
En resumen, la única marca que pasó las pruebas en forma recurrente y satisfactoria, incluyendo las pruebas de falsas alarmas, fue EQ Technologies.
NOTA 1: Disponemos de los informes originales del Instituto Geofísico de Israel, organismo oficial que la coordinó para el Ministerio de Educación de Israel, tanto en idioma hebreo como la traducción al español, para las personas interesadas o que deseen conocer los detalles de la prueba.
Documentos
Disponemos de varios documentos originales y sus traducciones, que certifican y aprueban el uso del detector EQ-I81. La figura N° 3 es un ejemplo de una carta del Ministerio de Defensa de Israel enviada a EQ Technologies, confirmando que su equipo fue seleccionado para uso masivo en todas las escuelas de Israel. La carta fue emitida a poco de terminadas las pruebas de performance en el laboratorio sísmico de la U. de Nueva York en Buffalo.
Figura 2. Resultados de activación de los sistemas EQTech en caso de terremoto El-Centro de tamaño de 100% en función del tiempo. La línea azul representa la aceleración de la mesa vibratoria (los valores del eje vertical a la derecha; aceleraciones mayores a 0,01 g no se representan). La línea roja representa el tiempo en el que la aceleración de la tierra estaba por encima de 0,005 g. La línea negra representa la respuesta del sistema en voltios (eje vertical a la izquierda).
Figura 3. Traducción de la carta ministerial aprobando uso del detector de alerta sísmica temprana EQ-I81 para todos los establecimientos educacionales de Israel.