Para evitar tragedias, con algoritmo se diseñarían “amortiguadores” para edificios

 Fenómenos naturales como los sismos o las ráfagas de viento pueden ser una amenaza para construcciones como casas y edificios, ocasionando en los casos más extremos desplomes y tragedias humanas. Investigadores de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Medellín comprobaron que es posible diseñar de forma rápida y precisa mediante un algoritmo cultural, un dispositivo amortiguador eficiente llamado inerter que reduce hasta un 50 % la respuesta de edificaciones de mediana altura.

Un poco más del 80 % del territorio colombiano está clasificado bajo amenaza sísmica alta e intermedia, en ciudades como Popayán, Pasto, Manizales, Medellín y Bogotá, pues el país se encuentra sobre el Cinturón de Fuego del Pacífico y muchas de sus construcciones no cumplen con la normativa de sismorresistencia promulgada a partir de 2010.

Por eso el grupo de investigación del Centro de Proyectos e Investigaciones Sísmicas de la Facultad de Minas de la UNAL Sede Medellín estudia cómo reducir los efectos de estos fenómenos sobre las estructuras, explorando y mejorando distintos dispositivos.

Uno de sus trabajos más recientes consistió en mejorar la metodología para diseñar un dispositivo llamado amortiguador sintonizado inerter (tuned inerter damper), cuyo efecto es “amplificar” de forma aparente la masa del edificio en el que esté instalado, de manera que la energía que lo impacte por fenómenos como un temblor se disipe sin generar daño.

“De manera sencilla podemos explicar este efecto así: si una persona de 120 kg choca con una de 50 kg podría hacerle mucho daño, pero si la persona más pequeña tuviera incorporado el dispositivo, podría simular una masa más grande, como si pesara 650 kg, lo que haría menos severo el impacto. Más o menos esto es lo que hace el inerter en las edificaciones, les otorga una masa aparente”, explica el ingeniero civil Sebastián Echavarría Montaña, candidato a Doctor en Ingeniería e integrante del grupo de investigación.

Proceso más rápido, preciso y confiable

“Tradicionalmente el diseño de este tipo de amortiguadores implica realizar experimentos y búsquedas exhaustivas, combinaciones, cálculos matemáticos y pruebas de ensayo y error. Con el algoritmo logramos automatizar el proceso y obtuvimos los parámetros óptimos de diseño de forma más rápida, precisa y confiable”, destaca el investigador.

Aunque un algoritmo cultural funciona a partir de ecuaciones, está inspirado en la manera como se fortalece una cultura: algunos individuos ganan conocimiento y experiencia y se vuelven líderes para extender entre otros lo que han aprendido. Así, el programa toma los datos y los “guía” arrojando los mejores parámetros.

Los investigadores –entre ellos Yamile Valencia González, del Departamento de Ingeniería Civil de la UNAL Sede Medellín– tomaron como caso de estudio las características reales de un edificio de 12 pisos ubicado en Medellín.

“Partiendo de los ‘prediseños’ obtenidos con el algoritmo evaluamos 4 alternativas de control con 1, 2, 3 y 4 amortiguadores, y aplicamos diferentes movimientos del terreno”, precisa el profesor Luis Augusto Lara Valencia, adscrito al Departamento de Ingeniería Civil.

Así comprobaron que el algoritmo cultural sí se puede utilizar como “asistente”, con una efectividad significativa y reduciendo hasta en un 50 % las vibraciones, sobre todo al utilizar múltiples amortiguadores.

Pequeño pero poderoso, ideas a futuro

Una de las ventajas del algoritmo es su tamaño, ya que según cálculos hechos a partir de la teoría, un dispositivo con una masa de 1 kg sería capaz de producir fuerzas inerciales del orden de 200, es decir lo que produciría uno de 200 kg.

“Ahora bien, su diseño, qué tanta rigidez debe tener o dónde ubicarlo, requiere resolver un problema de optimización de forma computacionalmente eficiente y precisa. Por eso nos propusimos implementar el algoritmo cultural, para que asistiera a los ingenieros en las fases previas a la fabricación e instalación”, agrega el candidato a doctor.

A futuro el grupo tiene previsto construir prototipos para hacer pruebas experimentales en modelos reducidos. “Estamos trabajando con el Laboratorio de Mecánica y hasta ahora hemos ideado un inerter que se ubique en diagonal, conectando distintas columnas para reducir el movimiento de la estructura”, finaliza el profesor Lara.

 

Bancos de huesos y tejidos en Colombia, una solución para evitar la amputación

 Estas organizaciones sin ánimo de lucro tienen la función de proveer tejidos o huesos para tratamientos médicos de pacientes en riesgo de sufrir amputaciones por diversas enfermedades o accidentes.

El médico ortopedista Klaus Mieth, director de cirugía de rodilla de la Fundación Santa Fe, asegura que estos bancos tienen la finalidad de gestionar los tejidos –especialmente del sistema musculoesquelético–, extraerlos de los cuerpos de los donantes –en un ambiente controlado y estéril– y procesarlos para convertirlos en injertos útiles para los pacientes receptores.

Durante su participación en Diagnóstico, programa de la Facultad de Medicina de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) que se emite Radio UNAL (98.5 FM), el experto señaló que "nuestra práctica se concentra en donantes cadavéricos, bien sea en pacientes que tienen muerte encefálica y van a ser donantes de órganos, o aquellos que han presentado parada cardiaca en los hospitales o en el Instituto Nacional de Medicina Legal y Ciencias Forenses".

Indica además que “los pacientes que reciben este tipo de tejidos son múltiples, van desde las especialidades de odontología, en las cuales se utilizan los tejidos humanos para hacer implantología y restitución de defectos en la mandíbula, hasta ortopedia y traumatología”.

"Con estos injertos se evita la amputación en casos graves, por ejemplo en cáncer de hueso, cuando las extremidades resultan afectadas. También se utilizan en el trauma deportivo, para la reconstrucción de ligamentos, para fracturas muy grandes y defectos óseos y oncología, en donde hay tumores malignos que indican el retiro de un segmento del hueso, por ejemplo en la rodilla, la cual se puede reemplazar por completo para evitar una amputación".

Además, los pacientes de neurocirugía, cirugía maxilofacial, otorrinolaringología, y ocasionalmente la cirugía plástica, pueden recibir tejidos y donaciones humanas provenientes de un sistema de donación especializado, de larga tradición.

El especialista asegura que en la mayoría de los casos la donación de tejidos evita hacer otra herida quirúrgica para obtener hueso del mismo paciente, lo que a su vez evita dolor, riesgo de infección, lesiones arteriales o nerviosas, así como disminución del riesgo quirúrgico y el sangrado.

"Colombia cuenta con un sistema nacional y una coordinación que gestiona los trámites para que pacientes y potenciales donantes puedan hacer la donación. En Colombia existe la Ley 1805, que presume la donación, es decir que todos somos donantes, salvo que en vida hayamos expresado la voluntad de no serlo, por lo cual, en teoría, en relación con otros países, podemos decir que tenemos un sistema maduro, aunque todavía tiene mucho por mejorar", indica el cirujano.

Mejorar la cultura de la donación

El doctor Mieth advierte que “en Colombia, a pesar de tener un sistema de seguimiento sofisticado, la cultura de la donación es muy baja: de 1 millón de habitantes, solo 11 son donantes".

Así mismo, asegura que “la política de Estado no ha elevado el sistema de donación al nivel que debería tener y la coordinación y dirección de los institutos está por debajo del Ministerio de Salud y Protección Social; además existe desconfianza generalizada en el sistema. Recordemos que un solo donante puede beneficiar hasta a 60 pacientes, no solo con tejidos y huesos, sino con órganos, córneas, ligamientos y piel".

El experto subraya que "los bancos de tejidos no son dueños de las donaciones, nosotros solo somos intermediarios. Tenemos principios éticos que nos reglan y uno de los más importantes es que los actores principales de estos procesos son los mismos ciudadanos, los donantes que van a entregar sus tejidos de forma altruista y los pacientes que reciben el recurso para recuperar su salud".

Los bancos de tejidos y huesos almacenan los tejidos hasta que sean solicitados por los especialistas de diferentes centros de salud en todo el país. "No cualquiera puede ir al Banco y comprar tejidos, es importantísimo aclararlo", indica el experto.

Los injertos son de varios tipos; por ejemplo los tendones o ciertos elementos de la pelvis tienen alto valor. La espera por uno de los tejidos puede variar desde algunos días y hasta 2 meses, en un trámite realizado por las EPS y que no tiene ningún costo.