INSTRUMENTOS DE MEDICIN DE MOVIMIENTOS SSMICOSEL SISMGRAFOUn sismgrafo es un aparato que detecta y graba las ondas ssmicas que un terremoto o una explosin genera en la tierra.El lpiz est en contacto con un tambor giratorio unido a la estructura. Cuando una onda ssmica alcanza el instrumento, el suelo, la estructura y el tambor vibran de lado a lado, pero, debido a su inercia, el objeto suspendido no lo hace. Entonces, el lpiz dibuja una lnea ondulada sobre el tambor.

Fig. 1 SismgrafoLos grficos producidos por los sismgrafos se conocen como sismogramas, y a partir de ellos es posible determinar el lugar y la intensidad de un terremoto. Muchos sismogramas son muy complicados y se requiere una tcnica y experiencia considerables para interpretarlos, pero los ms simples no son difciles de leer.

Fig. 2 SismogramaEn la actualidad, los instrumentos modernos son electrnicos. Estos sismgrafos tienden a llegar a ser instrumentos universales. Los modernos sismmetros de banda ancha (llamados as por la capacidad de registro en un ancho rango de frecuencias) consisten de un pequea masa de prueba, confinada por fuerzas elctricas, manejada por electrnica sofisticada

HIDRFONOUnhidrfonoes untransductorde sonido a electricidad para ser usado en agua o en otro lquido, de forma anloga al uso de un micrfono en el aire. Un hidrfono tambin se puede emplear como emisor, pero no todos los hidrfonos tienen esta capacidad.El primersonaroperativo fue construido porReginald Fessendenen los Estados Unidos en 1914. Este dispositivo empleaba unosciladorde cobre electromagntico que emita un ruido de baja frecuencia, a continuacin conmutaba a un modo de escucha para recibir el eco. Debido a este tosco modo de operacin no era demasiado preciso en la determinacin de la direccin del blanco. El primer dispositivo denominado hidrfono fue desarrollado cuando la tecnologa madur y se emplearon ondas ultrasnicas que mejoraban la capacidad de deteccin. Los ultrasonidos se generan mediante un mosaico de cristales de cuarzo delgados pegados entre ellos por lminas de acero de forma que se obtienen frecuencias de resonancia por encima de 150 KHz.

Fig. 3 Hidrfono

Los hidrfonos son usados porgelogosygeofsicospara la deteccin de energa ssmica, que se manifiesta como cambios de presin debajo del agua durante la adquisicin ssmica marina. Los hidrfonos se combinan para formar los cables ssmicos marinos que son remolcados por las embarcaciones de adquisicin ssmica o se despliegan en un pozo. Los gefonos, a diferencia de los hidrfonos, detectan el movimiento en vez de detectar la presin.

Fig. 4 Cable ssmico Fig. 5 Hidrfonos y cables ssmicosHidrfonos Direccionales:Un nico transductor cermico y cilndrico puede conseguir una recepcin omnidireccional casi perfecta. Los hidrfonos direccionales mejoran la sensibilidad en una direccin usando bsicamente dos tcnicas:Reflector:Este mtodo usa un nico elemento transductor con un disco o un reflector acstico de forma cnica para enfocar adicionalmente las seales. Este tipo de hidrfono se puede fabricar a partir de hidrfonos omnidireccionales de bajo coste, pero se debe usar de forma estacionaria, puesto que el reflector impide su movimiento a travs del agua.Matrices:Varios hidrfonos se pueden montar en una agrupacin de modo que puedan sumar las seales en una direccin mientras que se cancelen en otras.GEOFONOEn losmtodos ssmicosde prospeccin se suele registrar el movimiento del suelo generado por una fuente energtica como son los explosivos y camiones vibradores. Losgefonossontransductoresde desplazamiento, velocidad o aceleracin que convierten el movimiento del suelo en una seal elctrica. Casi todos los gefonos empleados para la prospeccinssmicaen la superficie terrestre son del tipo electromagntico.

Fig. 6 GefonoGeofono Capacitativo:Tambin es posible construir gefonos que trabajen con transductores capacitivos. Estos transductores proporcionan unaseal proporcional al desplazamientode la masa. Se puede construir un transductor capacitivo elemental con dos placas paralelas alimentadas con una tensin alterna opuesta y una tercer placa, solidaria a la masa mvil, situada entre ellas.Geofono Piezoelectrico:Los gefonospiezoelctricossontransductores de aceleracin. En este tipo de gefonos la masa del sistema descansa sobre un conjunto de placas hechas de algn material piezoelctrico sensible a la presin tal como elcuarzoo laturmalina. Una aceleracin del suelo hacia arriba aumentar el peso aparente de la masa y en consecuencia subir la presin que acta en los cristales piezoelctricos. Una aceleracin del suelo hacia abajo disminuir el peso aparente de la masa y en consecuencia la presin ejercida sobre las placas. La variacin de la presin induce variaciones de voltaje entre los extremos de las placas.

SISMOMETRO DE FONDO OCEANICO (OBS)Un sismmetro de fondo del ocano es un sismmetro que est diseado para registrar el movimiento de la tierra bajo los ocanos y lagos de fuentes artificiales y fuentes naturales.Los sensores en el fondo del mar se utilizan para observar eventos acsticos y ssmicos. Las seales ssmicas y acsticas pueden ser causados por diferentes fuentes, por terremotos y temblores as como por fuentes artificiales. Clculo y anlisis de los datos proporciona informacin sobre el tipo de fuente y, en caso de eventos ssmicos naturales, la geofsica y la geologa del fondo marino y la corteza ms profunda. El despliegue de la OBS largo de un perfil le dar informacin acerca de la estructura profunda de la corteza terrestre y el manto superior en zonas de altura. OBS puede estar equipado con un mximo de un gefono de tres componentes, adems de un hidrfono, y por lo tanto se necesita una capacidad de ms de 144 Mbytes, lo que sera el mnimo para un perfilado MCS adecuada. En un estudio tpico, los instrumentos deben estar en funcionamiento durante varios das, lo que requiere una capacidad de almacenamiento de datos de ms de 500 Mbytes. Otros experimentos, como investigaciones tomogrficas en un 3D-encuesta o vigilancia sismolgica, demandan una capacidad an mayor.

Fig. 7 Modelo y funcionamiento de OBS

ACELEROMETROSe denomina acelermetro a cualquier instrumento destinado a medir aceleraciones. Esto no es necesariamente la misma que la aceleracin de coordenadas (cambio de la velocidad del dispositivo en el espacio), sino que es el tipo de aceleracin asociada con el fenmeno de peso experimentado por una masa de prueba que se encuentra en el marco de referencia del dispositivo. Un ejemplo en el que este tipo de aceleraciones son diferentes es cuando un acelermetro medir un valor sentado en el suelo, ya que las masas tienen un peso, a pesar de que no hay cambio de velocidad. Sin embargo, un acelermetro en cada gravitacional libre hacia el centro de la Tierra medir un valor de cero, ya que, a pesar de que su velocidad es cada vez mayor, est en un marco de referencia en el que no tiene peso.

Fig. 8 Esquema acelermetroEl acelermetro es uno de los transductores ms verstiles, siendo el ms comn el piezoelctrico por compresin. Este se basa en que, cuando se comprime un retculo cristalino piezoelctrico, se produce una carga elctrica proporcional a la fuerza aplicada.Acelerometro Piezo Electrico:Los elementos piezoelctricos estn hechos normalmente de circonato de plomo. Los elementos piezoelctricos se encuentran comprimidos por una masa, sujeta al otro lado por un muelle y todo el conjunto dentro de una caja metlica. Cuando el conjunto es sometido a vibracin, el disco piezoelctrico se ve sometido a una fuerza variable, proporcional a la aceleracin de la masa. Debido al efecto piezoelctrico se desarrolla un potencial variable que ser proporcional a la aceleracin. Dicho potencial variable se puede registrar sobre un osciloscopio o voltmetro.Este dispositivo junto con los circuitos elctricos asociados se puede usar para la medida de velocidad y desplazamiento adems de la determinacin de formas de onda y frecuencia. Una de las ventajas principales de este tipo de transductor es que se puede hacer tan pequeo que su influencia sea despreciable sobre el dispositivo vibrador. El intervalo de frecuencia tpica es de 2 Hz a 10 KHz.

Fig. 9 Acelermetro piezoelctrico

Acelermetro mecnico:Es el ms simple. Se construye uniendo una masa a un dinammetro cuyo eje est en la misma direccin que la aceleracin que se desea medir.Acelermetro de efecto Hall: Utilizan la masa ssmica donde se coloca un imn y un sensor de efecto Hall que detecta cambios en el campo magntico.Acelermetros de condensador: Miden el cambio de capacidad elctrica de un condensador mediante una masa ssmica situada entre las placas del mismo, que al moverse hace cambiar la corriente que circula entre las placas del capacitador.

GIROSCOPIOTambin llamado giroscopio, cualquier cuerpo en rotacin que presenta dos propiedades fundamentales: la inercia giroscpica o "rigidez en el espacio" y la precesin, que es la inclinacin del eje en ngulo recto ante cualquier fuerza que tienda a cambiar el plano de rotacin. Estas propiedades son inherentes a todos los cuerpos en rotacin, incluida la Tierra. El trmino girscopo se aplica, generalmente, a objetos esfricos o en forma de disco montados sobre un soporte cardnico, de forma que puedan girar libremente en cualquier direccin.

Fig. 10 GiroscopioEstos instrumentos se emplean para demostrar las propiedades anteriores i para indicar movimientos en el espacio. A veces se denomina girostato a un girscopo que slo puede moverse en torno a un eje de giro. En casi todas sus aplicaciones prcitcas, los girscopos estn restringidos o controlados de esta forma. Otras veces se aade el prefijo giro al nombre de la aplicacin, por ejemplo, giroestabilizador o giropiloto. Otra aplicacin mucho mas ldica se conoce como la peonza, que es un antiguo juego infantil.Inventado en 1853 por Len Foucault, quien le dio nombre, el giroscopio es un dispositivo mecnico formado esencialmente por un cuerpo con simetria de rotacin que gira alrededor de su eje de simetra. Cuando se somete a un movimiento de fuerza que tiende a cambiar la orientacin del eje de rotacin, en lugar de cambiar de direccin como lo hara un cuerpo que no girase, cambia de orientacin en una direccin perpendicular a la direccin intuitiva.Se basa en el siguiente efecto: supongamos un giroscopio formado por un disco montado sobre el eje horizontal, alrededor del cual el disco gira libremente a gran velocidad, como se observa en la figura ms abajo. Un observador mantiene el eje del fondo con la mano izquierda y el eje de delante con la mano derecha. Si el observador trata de hacer girar el eje hacia la derecha (bajando la mano derecha y subiendo la mano izquierda) sentir un comportamiento muy curioso, ya que el giroscopio empuja su mano derecha y tira de su mano izquierda. El observador acaba de sentir elefecto giroscopio. Es una sensacin muy sorprendente porque da la impresin de que el giroscopio no se comporta como un objeto "normal". As pus, por mucho que se mueva, incline o ladee el girscopo, el volante mantendr su plano de rotacin original mientras siga girando con suficiente velociadad para superar el rozamiento de los rodamientos sobre los que va montado.Este sensor, en los aparatos que lo usan, es capaz de detectar la rotacin del aparato sobre s mismo, calculando tambin la velocidad angular o velocidad de giro. Adems, en combinacin de un acelermetro los dispositivos pueden tratar 6 ejes distintos simultaneamente, detectando el movimiento con mucha ms precisin.

RED SSMICA NACIONALLos terremotos ocurridos en Per en los aos 2001 y 2007, permitieron al Servicio Sismolgico Nacional (SSN) del Instituto Geofsico del Per (IGP) experimentar el colapso y saturacin de las lneas telefnicas e internet, lo cual no permiti disponer de la informacin necesaria para el procesamiento de la data ssmica y emisin de los reportes en el menor tiempo posible. Ante este problema, el IGP decide modernizar la Red Ssmica Nacional (RSN) y con el apoyo del Gobierno Peruano ejecuta el proyecto Red Ssmica Satelital para la Alerta Temprana de Tsunamis (REDSSAT), el cual permiti poner en operatividad en Julio del 2011, un sistema integrado compuesto por 7 estaciones ssmica de banda ancha con transmisin por satlite y algoritmos adecuados para la recepcin de la seal, su anlisis y procesamiento automtico, previos a la emisin del reporte. A Julio del 2012 se cuenta con 15 estaciones ssmica de banda ancha con transmisin por satlite. La infraestructura que alberga a las estaciones de la REDSSAT fue construida en los departamento de Moquegua (Toquepala), Arequipa (Yauca, Camana), Cusco (Cusco), Madre de Dios (Puerto Maldonado), Ica (Guadalupe), Junn (Huancayo), Ucayali (Pucallpa), Ancash (Huaylas), Loreto (Yurimaguas, Iquitos), Lambayeque (Portachuelo) y Piura (Chocan).En la actualidad el IGP cuenta con una RSN compuesta por 51 estaciones ssmicas. De estas estaciones, 29 son de banda ancha: 15 con trasmisin por satlite, 6 por Internet y 8 con almacenamiento in situ. Asimismo, 22 estaciones son de periodo corto con transmisin por Internet y telemetra, 7 de estas integran la red local para el monitoreo de la sismicidad presente en el rea del Proyecto Mantaro-Tablachaca (Convenio Electroper), y 10 para el monitoreo de los volcanes Misiti y Ubinas. Adems, las estaciones de aa (NNA) y Atahualpa (ATH) pertenecen a la red sismica mundial, administrada por el consorcio IRIS (Incorporated Reserch Institutions for Seismology) y por el CTBTO (Comprehensive Nuclear Test Ban Treaty Organization).

Fig. 11 Mapa de Estaciones Ssmicas del Per

Fig. 12 Mapa de Estaciones Ssmicas del Per con Acceso en Tiempo Real.

Fig. 13 Mapa de Estaciones Ssmicas del Per con Acceso en Tiempo Real.

RED MONITOREO SISMICO REGIONALLA RED DE ACELERGRAFOS DEL CISMID EN EL SUR DEL PEREl Centro Peruano Japones de Investigaciones Ssmicas y Mitigacin de Desastres (CISMID), de la Facultad de Ingeniera Civil de la Universidad Nacional de Ingeniera, tiene a su cargo una red de siete acelergrafos distribuidos en el Sur del Per, emplazados en Tacna, Arequipa y Moquegua. La Tabla 1 muestra las ubicaciones de las estaciones. La figura muestra las ubicaciones de las estaciones y el epicentro del sismo del 13 de junio del ao 2005.

Fig. 14 Ubicacin Estaciones Ssmicas en la Regin.ESTACIONES SISMO VOLCANICAS OVA - IGPEl Observatorio Vulcanolgico de Arequipa (OVA-IGP) basa sus interpretaciones en 2 tipos de Redes de Estaciones Ssmicas: Una red macro y una red micro. La primera red RSN (Red Ssmica Nacional) vigila la actividad sismovolcnica en conjunto en todo el Sur, y cuenta con 04 estaciones satelitales y 08 estaciones fijas, siendo un total de 12 estaciones permanentes y tiempo real. El segundo tipo de redes las redes micro son las establecidas para cada volcn. En el caso del Ubinas funciona una red de 4 estaciones ssmicas en tiempo real, dispuestas simtricamente alrededor del crter, a cortsima distancia del crter (entre 1.5 y 2.6 km).

Fig. 15 Ubicacin Estaciones Ssmicas en Sector UbinasEl OVA-IGP dispone as de un total de 16 estaciones ssmicas entre satelitales, permanentes regionales y permanentes sobre el volcn Ubinas, que funcionan en tiempo real y que garantizan una buena cobertura y oportunidad en la informacin geofsicaMonitoreo de volcanes del SurElIngemmet monitorea en Moquegua, adems del Ubinas, el Ticsani y Huaynaputina; en Tacna, el Tutupaca y Yucamani; en Arequipa, el Coropuna, Sabancaya y Misti.Utilizan 4 mtodos: visual (observacin permanente), geodsico (instalacin de estaciones para medir deformaciones milimtricas del volcn), geoqumico (medicin de la composicin qumica de las aguas termales cercanas al volcn) y monitoreo ssmico (detecta el comportamiento ssmico del cono volcnico).