Una inteligencia artificial (IA) para detectar pequeños sismos, conexiones de acero para zonas sísmicas, amortiguadores que reducirían hasta el 50 % de las vibraciones, y aisladores para mantener edificios operativos después de un terremoto forman parte de los aportes desarrollados por la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) para enfrentar el riesgo sísmico a partir de la investigación y la innovación.
El reciente terremoto que golpeó con especial fuerza a Chocó, Valle del Cauca y el Eje Cafetero volvió a poner frente al país una realidad que la ciencia conoce bien: los sismos no se pueden impedir ni es posible establecer con exactitud el día y la hora en que ocurrirán. Lo que sí se puede hacer es conocer mejor la amenaza, reducir la vulnerabilidad de las construcciones, anticipar posibles daños y desarrollar tecnologías que permitan que viviendas, hospitales y otras infraestructuras respondan mejor cuando llegue un movimiento fuerte.
Ante ese desafío, las investigaciones de la UNAL, la institución de educación superior pública más importante del país, no solo describen el riesgo, sino que además han generado herramientas, diseños y tecnologías que pueden contribuir a reducirlo.
Existe una IA que analiza la enorme cantidad de información generada por las redes sismológicas; además, redes neuronales “estudian” cómo responden los materiales; hay nuevos diseños de conexiones de acero, lo mismo que dispositivos que disipan la energía de un terremoto; sistemas de aislamiento para edificios, y modelos que permiten estimar qué ocurriría con viviendas vulnerables antes de que llegue una emergencia.
Entender mejor las fallas del occidente colombiano
En una región como el occidente del país, en donde el reciente terremoto volvió a poner a Chocó y departamentos vecinos en el centro de la emergencia, conocer con mayor precisión dónde se originan los sismos y con qué fallas geológicas se relacionan también forma parte de la prevención.
Con ese propósito, una investigación de la UNAL aplicó una técnica de relocalización a cerca de 7.400 eventos sísmicos registrados en el occidente colombiano por la Red Sismológica Nacional del Servicio Geológico Colombiano (SGC), con el fin de corregir algunas de las limitaciones de los modelos convencionales de localización.
La metodología permite observar con mayor detalle cómo se distribuyen los sismos y establecer si están asociados con fallas geológicas específicas. El estudio se concentró en esta zona por su alta complejidad geológica, debido a la interacción de diferentes placas y bloques tectónicos.
Uno de los casos analizados fue el sismo ocurrido en 2016 en Mutatá, Antioquia, y sus cerca de 400 réplicas. Al relocalizar estos eventos y ubicarlos sobre un mapa topográfico, los investigadores encontraron un patrón espacial que permitió relacionarlos con una falla geológica cercana.
El aporte es especialmente valioso para el occidente colombiano porque permite “iluminar” mejor las estructuras que generan los movimientos sísmicos: al conocer cómo se distribuyen los pequeños eventos y sus réplicas, los investigadores pueden comprender mejor el comportamiento de las fuentes sísmicas y aportar información más precisa para los estudios de amenaza.
Daniel Martínez Jaramillo, magíster en Ciencias – Geología de la UNAL y autor del trabajo, explicó que incluso los sismos de baja magnitud contienen información relevante, pues su análisis ayuda a identificar las zonas donde se podrían generar eventos de mayor tamaño capaces de afectar a las comunidades.
IA para encontrar sismos entre miles de datos
Uno de los desafíos comienza mucho antes de pensar en edificios: detectar y analizar rápidamente lo que ocurre bajo nuestros pies.
Para procesar los registros de redes sismológicas, una investigación de la UNAL probó en Colombia dos modelos de aprendizaje profundo: EQTransformer y PhaseNet, sistemas que pueden identificar automáticamente las señales dejadas por los terremotos y reconocer los tiempos de llegada de las ondas sísmicas.
Al comparar sus resultados con registros procesados manualmente, se encontró que los modelos pueden detectar señales que algunas veces pasan inadvertidas para los expertos, especialmente las correspondientes a eventos de baja magnitud o a grandes secuencias de réplicas.
Esta ventaja es especialmente importante después de un terremoto, cuando las estaciones producen grandes volúmenes de información que deben ser analizados. Estas herramientas contribuirían a automatizar el monitoreo, mejorar los catálogos sísmicos y aportar información para los modelos de amenaza y riesgo geológico.
Edificios que se muevan sin llegar al colapso
La resistencia de un edificio durante un terremoto no depende solo de qué tan fuerte sea el acero con el que se construye, sino de cuánto puede deformarse antes de romperse. Una investigación de la Facultad de Ingeniería de la UNAL encontró diferencias importantes entre dos tipos de acero utilizados en mallas electrosoldadas para reforzar muros de concreto.
Por un lado, el acero fabricado mediante laminación en caliente alcanzó deformaciones de entre el 8 y el 12 % antes de romperse, y por otro, el acero trefilado en frío, aunque soporta mayores esfuerzos, en algunos casos no superó el 3 % en las pruebas. Esta diferencia puede ser determinante durante un terremoto, cuando los muros necesitan deformarse y disipar energía sin fracturarse.
La explicación está en la ductilidad, que es la capacidad del material para deformarse antes de llegar a la rotura. Aunque a simple vista ambos aceros pueden parecer iguales, su proceso de fabricación modifica su comportamiento: el laminado en caliente conserva una mayor capacidad de deformación, mientras que el trefilado en frío gana resistencia y dureza, pero pierde ductilidad.
Para comprobarlo, el estudio analizó mallas electrosoldadas producidas en Boyacá y utilizadas comercialmente en viviendas, con alambres de entre 6 y 8,5 mm. Las muestras se sometieron a pruebas de tensión hasta llevarlas a la rotura, lo que permitió establecer cuánto esfuerzo soportaban, y especialmente cuánto se podían estirar antes de fracturarse.
El hallazgo es relevante para la vivienda y la construcción sismorresistente del país. En 2024 se actualizó la normativa de fabricación para incorporar las mallas electrosoldadas laminadas en caliente bajo la NTC 2043, y en la actualización de la norma sismorresistente se propuso su uso como refuerzo de muros estructurales. La investigación aporta evidencia para que fabricantes, diseñadores, constructoras y planificadores tomen decisiones más precisas sobre qué materiales utilizar y cómo hacerlo.
Conexiones de acero listas para zonas sísmicas
También desde la Sede Bogotá surgieron dos conexiones entre vigas y columnas de perfiles tubulares, las cuales se diseñaron, construyeron y ensayaron para responder ante movimientos sísmicos, una alternativa frente a las uniones soldadas realizadas directamente en las obras, cuya ejecución e inspección pueden ser más difíciles.
Las nuevas conexiones utilizan platinas, rigidizadores y pernos fabricados previamente en taller y luego ensamblados en la construcción. Su desarrollo se hizo con base en la NSR-10 y estándares internacionales, y combinó ensayos físicos y simulaciones numéricas.
El resultado es muy importante, ya que las soluciones se podrían aplicar de inmediato y cuentan con manuales técnicos, planos, hojas de cálculo e informe para curadurías, elementos necesarios para llevar una investigación desde el laboratorio hasta proyectos constructivos reales.
Los prototipos cumplieron con los requisitos de capacidad de rotación y resistencia a flexión, y la investigación fue reconocida por el Instituto Colombiano de la Construcción con Acero (ICCA) como “Mejor tesis de maestría del país en estructuras metálicas”. La UNAL avanza además en la solicitud de la patente de la innovación.
Un “amortiguador” que reduciría hasta el 50 % de las vibraciones
Desde la Sede Medellín, investigadores del Centro de Proyectos e Investigaciones Sísmicas de la Facultad de Minas han explorado otra estrategia: en lugar de intentar que toda la fuerza del terremoto sea soportada por la estructura, disipar parte de esa energía.
Mediante un algoritmo cultural —una herramienta computacional de optimización— se diseñó un amortiguador denominado “inerter”, capaz de reducir hasta el 50 % la respuesta de edificaciones de mediana altura.
Para comprobarlo se utilizaron las características reales de un edificio de 12 pisos de Medellín y se evaluaron alternativas con 1, 2, 3 y 4 amortiguadores sometidos a diferentes movimientos del terreno. Los resultados mostraron reducciones de hasta el 50 % en las vibraciones, especialmente cuando se utilizaron varios dispositivos.
La tecnología funciona aumentando aparentemente la masa de la edificación, de modo que parte de la energía recibida durante el movimiento se pueda disipar. El algoritmo también permite establecer más rápida y precisamente características como la rigidez y la ubicación que deberían tener los amortiguadores antes de fabricarlos.
Aislar el edificio del movimiento del suelo
En Manizales, uno de los territorios colombianos con mayor experiencia en gestión del riesgo, las investigaciones también han evaluado qué ocurre si en lugar de recibir directamente la sacudida del terreno se instala una especie de colchón entre el suelo y la edificación.
El aislamiento en base funciona mediante soportes flexibles ubicados entre la cimentación y la estructura, que absorben parte de la energía del terremoto y reducen el movimiento que recibe el edificio.
Una investigación de la Sede Manizales modeló edificios residenciales de 8, 12 y 16 pisos sometidos a diferentes registros sísmicos. Al incorporar aislamiento en base, los tres se mantuvieron dentro de la categoría de desempeño “totalmente operacional”; además, las aceleraciones de piso disminuyeron el 60 % y la cantidad de acero necesaria en los muros se redujo cerca del 50 %.
Otro estudio de esta Sede analizó la aplicación de aisladores sísmicos en un hospital de 18 pisos y encontró que la aceleración percibida en sus pisos sería 2,5 veces menor que en una estructura tradicional. En los hospitales, este tipo de tecnología no solo ayuda a evitar el colapso, sino que además aumenta las posibilidades de mantenerlos operativos después de un terremoto, justo cuando más se necesitan.
El reto es que estos aportes de la investigación y la innovación sigan avanzando y, según su grado de desarrollo, encuentren caminos para llegar a las normas, las obras de infraestructura y la planificación de los territorios. El reciente terremoto vuelve a mostrar la importancia de acercar el conocimiento científico a las decisiones tomadas por el país frente al riesgo sísmico.