SSeerriiee:: RReeccuurrssooss ddiiddááccttiiccooss

Tapa:Imagen combinada de la Supernova Remnamt captadapor el telescopio Hubble - NASA.

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PRESIDENTE DE LA NACIÓN

Dr. Néstor Kirchner

MINISTRO DE EDUCACIÓN, CIENCIA Y TECNOLOGÍA

Lic. Daniel Filmus

DIRECTORA EJECUTIVA DEL INSTITUTO NACIONAL DE

EDUCACIÓN TECNOLÓGICA

Lic. María Rosa Almandoz

DIRECTOR NACIONAL DEL CENTRO NACIONAL DE

EDUCACIÓN TECNOLÓGICA

Lic. Juan Manuel Kirschenbaum

Sismógrafo

Marta Cristina Moyano

Gabriela Alejandra Iñigo

Julio Abadie

Moyano, MartaSismógrafo / Marta Moyano; Gabriela Iñigo; Julio Abadie;coordinado por Juan Manuel Kirschenbaum.- 1a ed. - Buenos Aires: Ministerio de Educación, Ciencia y Tecnología de laNación. Instituto Nacional de Educación Tecnológica, 2006.148 p. + 1 CD ROM ; 22x17 cm. (Recursos didácticos; 27)

ISBN 950-00-0536-0

1. Electrónica-Sismógrafo. I. Iñigo, Gabriela II. Abadie, JulioIII. Kirschenbaum, Juan Manuel, coord. IV. Título

CDD 621.3

Fecha de catalogación: 3/01/2006

Impreso en MDC MACHINE S. A., Marcelo T. de Alvear 4346 (B1702CFZ), Ciudadela,en marzo 2006

Tirada de esta edición: 2.000 ejemplares

Colección Serie “Recursos didácticos”.Director del Programa: Juan Manuel Kirschenbaum.Coordinadora general: Haydeé Noceti.

Distribución de carácter gratuito.

Queda hecho el depósito que previene la ley n° 11.723. © Todos los derechosreservados por el Ministerio de Educación, Ciencia y Técnologia - InstitutoNacional de Educación Tecnológica.

La reproducción total o parcial, en forma idéntica o modificada por cualquiermedio mecánico o electrónico incluyendo fotocopia, grabación o cualquier sis-tema de almacenamiento y recuperación de información no autorizada en formaexpresa por el editor, viola derechos reservados.

Industria Argentina.

ISBN 950-00-0536-0

Instituto Nacional de Educación TecnológicaCentro Nacional de Educación TecnológicaCeNET-Materiales

Serie: “Recursos didácticos”

1 Invernadero automatizado2 Probador de inyectores y de motores paso a paso3 Quemador de biomasa4 Intercomunicador por fibra óptica5 Transmisor de datos bidireccional por fibra óptica, entre computadoras6 Planta potabilizadora7 Medidor de distancia y de velocidad por ultrasonido8 Estufa de laboratorio9 Equipamiento EMA –características físicas de los materiales de construcción–

10 Dispositivo para evaluar parámetros de líneas11 Biodigestor12 Entrenador en lógica programada13 Entorno de desarrollo para programación de microcontroladores PIC14 Relevador de las características de componentes semiconductores15 Instalación sanitaria de una vivienda16 Equipamiento para el análisis de estructuras de edificios17 Cargador semiautomático para máquinas a CNC de accionamiento electroneumático18 Biorreactor para la producción de alimentos 19 Ascensor20 Pila de combustible21 Generador eólico22 Auto solar23 Simuladores interconectables basados en lógica digital24 Banco de trabajo25 Matricería. Matrices y moldes26 Máquina de vapor27 Sismógrafo28 Tren de aterrizaje29 Manipulador neumático30 Planta de tratamiento de aguas residuales

Ministerio de Educación, Ciencia y Tecnología.Instituto Nacional de Educación Tecnológica.Saavedra 789. C1229ACE.Ciudad Autónoma de Buenos Aires.República Argentina.

El Instituto Nacional de EducaciónTecnológica -INET- enmarca sus líneas deacción, programas y proyectos, en las metasde:

• Coordinar y promover programasnacionales y federales orientados a for-talecer la educación técnico-profesional,articulados con los distintos niveles y ci-clos del sistema educativo nacional.

• Implementar estrategias y acciones decooperación entre distintas entidades,instituciones y organismos –gubernamen-tales y no gubernamentales-, que permi-tan el consenso en torno a las políticas,los lineamientos y el desarrollo de lasofertas educativas, cuyos resultados seanconsiderados en el Consejo Nacional deEducación-Trabajo –CoNE-T– y en elConsejo Federal de Cultura y Educación.

• Desarrollar estrategias y acciones desti-nadas a vincular y a articular las áreas deeducación técnico-profesional con lossectores del trabajo y la producción, aescala local, regional e interregional.

• Diseñar y ejecutar un plan de asistenciatécnica a las jurisdicciones en los aspectosinstitucionales, pedagógicos, organizativosy de gestión, relativos a la educación téc-

nico-profesional, en el marco de los acuer-dos y resoluciones establecidos por elConsejo Federal de Cultura y Educación.

• Diseñar y desarrollar un plan anual decapacitación, con modalidades presen-ciales, semipresenciales y a distancia, consede en el Centro Nacional de EducaciónTecnológica, y con nodos en los CentrosRegionales de Educación Tecnológica ylas Unidades de Cultura Tecnológica.

• Coordinar y promover programas deasistencia económica e incentivos fis-cales destinados a la actualización y eldesarrollo de la educación técnico-profe-sional; en particular, ejecutar lasacciones relativas a la adjudicación y elcontrol de la asignación del CréditoFiscal –Ley Nº 22.317–.

• Desarrollar mecanismos de cooperacióninternacional y acciones relativas a dife-rentes procesos de integración educativa;en particular, los relacionados con lospaíses del MERCOSUR, en lo referente ala educación técnico-profesional.

Estas metas se despliegan en distintos pro-gramas y líneas de acción de responsabilidadde nuestra institución, para el período 2003-2007:

VVIIIIII

LAS METAS, LOS PROGRAMAS Y LAS LÍNEAS DE

ACCIÓN DEL INSTITUTO NACIONAL DE

EDUCACIÓN TECNOLÓGICA

Programa 1. Formación técnica, media ysuperior no universitaria:

1.1. Homologación y validez nacional detítulos.

1.2. Registro nacional de instituciones deformación técnica.

1.3. Espacios de concertación.

1.4. Perfiles profesionales y ofertas formati-vas.

1.5. Fortalecimiento de la gestión institu-cional; equipamiento de talleres y la-boratorios.

1.6. Prácticas productivas profesiona-lizantes: Aprender emprendiendo.

Programa 2. Crédito fiscal:

2.1. Difusión y asistencia técnica.

2.2. Aplicación del régimen.

2.3. Evaluación y auditoría.

Programa 3. Formación profesional para eldesarrollo local:

3.1. Articulación con las provincias.

3.2. Diseño curricular e institucional.

3.3. Información, evaluación y certifi-cación.

Programa 4.Educación para el trabajo y laintegración social.

Programa 5. Mejoramiento de la enseñanzay del aprendizaje de la Tecnología y de laCiencia:

5.1. Formación continua.

5.2. Desarrollo de recursos didácticos.

Programa 6. Desarrollo de sistemas de infor-mación y comunicaciones:

6.1. Desarrollo de sistemas y redes.

6.2. Interactividad de centros.

Programa 7. Secretaría ejecutiva del ConsejoNacional de Educación Trabajo –CoNE-T–.

Programa 8. Cooperación internacional.

Los materiales de capacitación que, en estaocasión, estamos acercando a la comunidadeducativa a través de la serie “Recursosdidácticos”, se enmarcan en el Programa 5del INET, focalizado en el mejoramiento dela enseñanza y del aprendizaje de la Tec-nología y de la Ciencia, uno de cuyos pro-pósitos es el de:

• Desarrollar materiales de capacitacióndestinados, por una parte, a la actua-lización de los docentes de la educacióntécnico-profesional, en lo que hace a co-nocimientos tecnológicos y científicos; y,por otra, a la integración de los recursosdidácticos generados a través de ellos, enlas aulas y talleres, como equipamientode apoyo para los procesos de enseñanzay de aprendizaje en el área técnica.

Estos materiales didácticos han sido elabora-dos por especialistas del Centro Nacional deEducación Tecnológica del INET y por espe-cialistas convocados a través del Programa delas Naciones Unidas para el Desarrollo–PNUD– desde su línea “Conocimientoscientífico-tecnológicos para el desarrollo deequipos e instrumentos”, a quienes estaDirección expresa su profundo reconoci-miento por la tarea encarada.

María Rosa AlmandozDirectora Ejecutiva del Instituto Nacional de

Educación Tecnológica.Ministerio de Educación, Ciencia y

Tecnología

IIXX

Desde el Centro Nacional de EducaciónTecnológica –CeNET– encaramos el diseño,el desarrollo y la implementación de proyec-tos innovadores para la enseñanza y el apren-dizaje en educación técnico-profesional.

El CeNET, así:

• Es un ámbito de desarrollo y evaluaciónde metodología didáctica, y de actuali-zación de contenidos de la tecnología yde sus sustentos científicos.

• Capacita en el uso de tecnología a do-centes, profesionales, técnicos, estudian-tes y otras personas de la comunidad.

• Brinda asistencia técnica a autoridades e-ducativas jurisdiccionales y a edu-cadores.

• Articula recursos asociativos, integrandoa los actores sociales involucrados con laEducación Tecnológica.

Desde el CeNET venimos trabajando en dis-tintas líneas de acción que convergen en elobjetivo de reunir a profesores, a especialistasen Educación Tecnológica y a representantesde la industria y de la empresa, en accionescompartidas que permitan que la educacióntécnico-profesional se desarrolle en la escuelade un modo sistemático, enriquecedor, pro-fundo... auténticamente formativo, tanto paralos alumnos como para los docentes.

Una de nuestras líneas de acción es la de di-señar y llevar adelante un sistema de capaci-

tación continua para profesores de educacióntécnico-profesional, implementando trayec-tos de actualización. En el CeNET contamoscon quince unidades de gestión de apren-dizaje en las que se desarrollan cursos,talleres, pasantías, conferencias, encuentros,destinados a cada educador que desee inte-grarse en ellos presencialmente o a distancia.

Otra de nuestras líneas de trabajo asume laresponsabilidad de generar y participar enredes que vinculan al Centro con organismose instituciones educativos ocupados en laeducación técnico-profesional, y con organis-mos, instituciones y empresas dedicados a latecnología en general. Entre estas redes, seencuentra la Red Huitral, que conecta aCeNET con los Centros Regionales deEducación Tecnológica -CeRET- y con lasUnidades de Cultura Tecnológica –UCT–instalados en todo el país.

También nos ocupa la tarea de producirmateriales de capacitación docente. DesdeCeNET hemos desarrollado distintas seriesde publicaciones –todas ellas disponibles enel espacio web www.inet.edu.ar–:

• Educación Tecnológica, que abarca mate-riales que posibilitan una definición cu-rricular del área de la Tecnología en elámbito escolar y que incluye marcosteóricos generales, de referencia, acercadel área en su conjunto y de sus con-tenidos, enfoques, procedimientos yestrategias didácticas más generales.

XX

LAS ACCIONES DEL CENTRO NACIONAL DE

EDUCACIÓN TECNOLÓGICA

• Desarrollo de contenidos, nuestra segundaserie de publicaciones, que nuclea fascícu-los de capacitación en los que se profun-diza en los campos de problemas y decontenidos de las distintas áreas del cono-cimiento tecnológico, y que recopila, tam-bién, experiencias de capacitación docentedesarrolladas en cada una de estas áreas.

• Educación con tecnologías, que propicia eluso de tecnologías de la información y dela comunicación como recursos didácti-cos, en las clases de todas las áreas yespacios curriculares.

• Educadores en Tecnología, serie de publica-ciones que focaliza el análisis y las pro-puestas en uno de los constituyentes delproceso didáctico: el profesional queenseña Tecnología, ahondando en losrasgos de su formación, de sus prácticas,de sus procesos de capacitación, de suvinculación con los lineamientos curricu-lares y con las políticas educativas, deinteractividad con sus alumnos, y consus propios saberes y modos de hacer.

• Documentos de la escuela técnica, quedifunde los marcos normativos y curricu-lares que desde el CONET –ConsejoNacional de Educación Técnica- deli-nearon la educación técnica de nuestropaís, entre 1959 y 1995.

• Ciencias para la Educación Tecnológica,que presenta contenidos científicos aso-ciados con los distintos campos de la tec-nología, los que aportan marcos concep-tuales que permiten explicar y funda-mentar los problemas de nuestra área.

• Recursos didácticos, que presenta con-tenidos tecnológicos y científicos,

estrategias –curriculares, didácticas yreferidas a procedimientos de construc-ción– que permiten al profesor de la edu-cación técnico-profesional desarrollar,con sus alumnos, un equipamientoespecífico para integrar en sus clases.

Desde esta última serie de materiales decapacitación, nos proponemos brindar he-rramientas que permitan a los docentes nosólo integrar y transferir sus saberes y capaci-dades, sino también, y fundamentalmente,acompañarlos en su búsqueda de solucionescreativas e innovadoras a las problemáticascon las que puedan enfrentarse en el procesode enseñanza en el área técnica.

En todos los casos, se trata de propuestas deenseñanza basadas en la resolución de pro-blemas, que integran ciencias básicas ytecnología, y que incluyen recursos didácti-cos apropiados para la educacióntécnico–profesional.

Los espacios de problemas tecnológicos, lasconsignas de trabajo, las estrategias deenseñanza, los contenidos involucrados y,finalmente, los recursos didácticos estánplanteados en la serie de publicaciones queaquí presentamos, como un testimonio derealidad que da cuenta de la potencialidadeducativa del modelo de problematización enel campo de la enseñanza y del aprendizajede la tecnología, que esperamos que resultede utilidad para los profesores de la edu-cación técnico-profesional de nuestro país.

Juan Manuel KirschenbaumDirector Nacional del Centro Nacional de

Educación Tecnológica.Instituto Nacional de Educación Tecnológica

XXII

Desde esta serie de publicaciones del CentroNacional de Educación Tecnológica, nos pro-ponemos:

• Poner a consideración de los educadoresun equipamiento didáctico a integrar enlos procesos de enseñanza y de apren-dizaje del área técnica que coordinan.

• Contribuir a la actualización de losdocentes de la educación técnico-profe-sional, en lo que hace a conocimientostecnológicos y científicos.

Inicialmente, hemos previsto el desarrollo deveinte publicaciones con las que intentamosabarcar diferentes contenidos de este campocurricular vastísimo que es el de la educacióntécnico-profesional.

En cada una de estas publicaciones es posiblereconocer una estructura didáctica común:

1 Problemas tecnológicos en el aula. Enesta primera parte del material sedescriben situaciones de enseñanza y deaprendizaje del campo de la educacióntécnico-profesional centradas en la re-solución de problemas tecnológicos, y sepresenta una propuesta de equipamientodidáctico, pertinente como recurso pararesolver esas situaciones tecnológicas ydidácticas planteadas.

2 Encuadre teórico para los problemas.En vinculación con los problemas didác-ticos y tecnológicos que constituyen elpunto de partida, se presentan conceptos

tecnológicos y conceptos científicos aso-ciados.

3 Hacia una resolución técnica. Manualde procedimientos para la construc-ción y el funcionamiento del equipo.Aquí se describe el equipo terminado y semuestra su esquema de funcionamiento;se presentan todas sus partes, y los mate-riales, herramientas e instrumentos nece-sarios para su desarrollo; asimismo, sepauta el “paso a paso” de su construc-ción, armado, ensayo y control.

4 El equipo en el aula. En esta parte delmaterial escrito, se retoman las situa-ciones problemáticas iniciales, aportandosugerencias para la inclusión del recursodidáctico construido en las tareas quedocente y alumnos concretan en el aula.

5 La puesta en práctica. Este tramo dela publicación plantea la evaluacióndel material didáctico y de la experien-cia de puesta en práctica de las estrate-gias didácticas sugeridas. Implica unaretroalimentación –de resolución vo-luntaria– de los profesores destinata-rios hacia el Centro Nacional deEducación Tecnológica, así como elpunto de partida para el diseño denuevos equipos.

Esta secuencia de cuestiones y de momentosdidácticos no es azarosa. Intenta replicar –enuna producción escrita– las mismas instanciasde trabajo que los profesores de Tecnologíaponemos en práctica en nuestras clases:

XXIIII

LA SERIE “RECURSOS DIDÁCTICOS”

XXIIIIII

Es a través de este circuito de trabajo (pro-blema-respuestas iniciales-inclusión teórica-respuestas más eficaces) como enseñamos ycomo aprenden nuestros alumnos en el área:

• La tarea comienza cuando el profesorpresenta a sus alumnos una situacióncodificada en la que es posible recono-cer un problema tecnológico; para con-figurar y resolver este problema, es nece-sario que el grupo ponga en marcha unproyecto tecnológico, y que encare análi-sis de productos o de procesos desarro-llados por distintos grupos sociales pararesolver algún problema análogo.Indudablemente, no se trata de cualquierproblema sino de uno que ocasionaobstáculos cognitivos a los alumnosrespecto de un aspecto del mundo artifi-cial que el profesor –en su marco curri-cular de decisiones– ha definido comorelevante.

• El proceso de enseñanza y de aprendiza-je comienza con el planteamiento de esasituación tecnológica seleccionada por elprofesor y con la construcción del espa-cio-problema por parte de los alumnos, ycontinúa con la búsqueda de respuestas.

• Esta detección y construcción derespuestas no se sustenta sólo en losconocimientos que el grupo disponesino en la integración de nuevos con-tenidos.

• El enriquecimiento de los modos de “ver”y de encarar la resolución de un proble-ma tecnológico –por la adquisición denuevos conceptos y de nuevas formastécnicas de intervención en la situación

desencadenante– suele estar distribuidamaterialmente –en equipamiento, enmateriales, en herramientas–.

No es lo mismo contar con este equipamien-to que prescindir de él.

Por esto, lo queintentamos des-de nuestra seriede publicacio-nes es acercar alprofesor distin-tos recursos di-dácticos que a-yuden a sus a-lumnos en estatarea de proble-matización y dei n t e r v e n c i ó n– s u s t e n t a d ateórica y técni-camente– en elmundo tecno-lógico.

Al seleccionar los recursos didácticos queforman parte de nuestra serie de publica-ciones, hemos considerado, en primer térmi-no, su potencialidad para posibilitar, a losalumnos de la educación técnico-profesional,configurar y resolver distintos problemas tec-nológicos.

Y, en segundo término, nos preocupó quecumplieran con determinados rasgos que lespermitieran constituirse en medios eficacesdel conocimiento y en buenos estructurantescognitivos, al ser incluidos en un aula por unprofesor que los ha evaluado como perti-

XXIIVV

Caracterizamos comorecurso didáctico a to-do material o compo-nente informático se-leccionado por un edu-cador, quien ha evalua-do en aquél posibili-dades ciertas para ac-tuar como mediadorentre un problema de larealidad, un contenidoa enseñar y un grupode alumnos, facilitandoprocesos de compren-sión, análisis, profundi-zación, integración,síntesis, transferencia,producción o evalua-ción.

nentes. Las cualidades que consideramosfundamentales en cada equipo que promove-mos desde nuestra serie de publicaciones”Recursos didácticos”, son:

• Modularidad (puede adaptarse a diversosusos).

• Resistencia (puede ser utilizado por losalumnos, sin peligro de romperse confacilidad).

• Seguridad y durabilidad (integrado pormateriales no tóxicos ni peligrosos, ydurables).

• Adaptabilidad (puede ser utilizado en eltaller, aula o laboratorio).

• Acoplabilidad (puede ser unido o combi-nado con otros recursos didácticos).

• Compatibilidad (todos los componentes,bloques y sistemas permiten ser integra-dos entre sí).

• Facilidad de armado y desarmado (posi-bilita pruebas, correcciones e incorpo-ración de nuevas funciones).

• Pertinencia (los componentes, bloquesfuncionales y sistemas son adecuadospara el trabajo con los contenidos cu-rriculares de la educación técnico-pro-fesional).

• Fiabilidad (se pueden realizar las tareaspreestablecidas, de la manera esperada).

• Coherencia (en todos los componentes,bloques funcionales o sistemas se siguenlas mismas normas y criterios para elarmado y utilización).

• Escalabilidad (es posible utilizarlo enproyectos de diferente nivel de com-

plejidad).

• Reutilización (los diversos componentes,bloques o sistemas pueden ser desmonta-dos para volver al estado original).

• Incrementabilidad (posibilidad de iragregando piezas o completando elequipo en forma progresiva).

Haydeé NocetiCoordinadora de la acción “Conocimientoscientífico-tecnológicos para el desarrollo de

equipos e instrumentos”.Centro Nacional de Educación Tecnológica

XXVV

27. Sismógrafo

22

Este material de capacitación fuedesarrollado por:

Marta Cristina MoyanoProfesora en Matemática, Física y Cosmografía.Actualmente, es vicedirectora y profesora de laEscuela de Educación Técnica Nº 3 de Mar delPlata, en la provincia de Buenos Aires. Se ha desem-peñado como docente de escuelas técnicas durantemás de treinta años. Ha realizado trabajos de con-sultoría para UNESCO, ICASE -InternacionalCouncil of Associations for Science Education- e ICI -Imperial Chemical Industries-, en educación científi-ca y tecnológica; especialmente, como revisora yeditora de materiales para la enseñanza de la cienciay la tecnología. Se ha desempeñado durante ochoaños como representante de ICASE para AméricaLatina y el Caribe. Actualmente, es Jefe del Comitéde Asuntos Españoles. Autora de diversos libros,entre otros: Prospectiva de la educación técnica en elMERCOSUR (1994. CINTERFOR OIT -CentroInteramericano de Investigación y Documentaciónsobre Formación Profesional, OrganizaciónInternacional del Trabajo-).

Gabriela Alejandra IñigoProfesora en Ciencias de la Educación.Actualmente, es profesora en la EET Nº 3 de Mar delPlata. Se ha desempeñado durante más de quinceaños en actividades relacionadas con la educacióncientífica y tecnológica, en el ámbito nacional einternacional, habiendo realizado trabajos de con-sultoría para UNESCO, ICASE e ICI. Actualmente,es Jefe del Comité de Comunicaciones yPublicaciones de ICASE e integra la ComisiónNacional de DAASE -Desafío Argentino de Autos yLanchas Solares a Escala-.

Julio AbadieIngeniero electricista con orientación electrónica(Universidad Nacional de Mar del Plata), graduadoen capacitación docente para técnicos. Ejerce ladocencia desde hace dieciséis años en escuelas téc-nicas, escuelas polimodales y en el tercer ciclo de laEducación General Básica. Se desempeñó en laFacultad de Ciencias Exactas (UNMDP) y formaparte de la Comisión Nacional de DAASE.

Dirección del Programa:Juan Manuel Kirschenbaum

Coordinación general:Haydeé Noceti

Diseño didáctico:Ana Rúa

Administración:Adriana Perrone

Monitoreo y evaluación:Laura Irurzun

Diseño gráfico:Tomás Ahumada

Karina LacavaAlejandro Carlos Mertel

Diseño de tapa:Laura Lopresti

Juan Manuel Kirschenbaum

Diseño de CD:Sergio Iglesias

Retoques fotográficos:Roberto Sobrado

Con la colaboracióndel equipo de profesionales

del Centro Nacionalde Educación Tecnológica

Las metas, los programas y las líneas de accióndel Instituto Nacional de Educación Tecnológica VIII

Las acciones del Centro Nacional de Educación Tecnológica X

La serie “Recursos didácticos” XII

1 Problemas tecnológicos en el aula 4

• El recurso didáctico que proponemos

2 Encuadre teórico para los problemas 8

• ¿Qué son los sismos?• Origen de los sismos• Medición de los sismos • Sismógrafo y sismograma• Predicción de sismos• ¿Qué hacer ante un sismo?• Construcciones antisísmicas• Sensores• Conversores

3 Hacia una resolución técnica.Manual de procedimientos para la construcción yel funcionamiento del equipo 73

• El producto • Los componentes• Los materiales, herramientas e instrumentos • La construcción y el armado• La puesta en marcha, el ensayo y el control• La superación de dificultades

4 El recurso didáctico en el aula 99

• Modificaciones al equipo propuesto

5 La puesta en práctica 108

AAnneexxoo CD con el programa para el registro de datos

Índice

44

1. PROBLEMAS TECNOLÓGICOS EN EL AULA

En un país tan diverso como la Argentina, las situaciones que pueden presentarse en el pro-ceso de enseñanza y de aprendizaje son igualmente variadas.

Le presentamos tres situaciones diferentes, factibles de ser planteadas en el aula.

Ocurre un temblor en Río Grande, Tierra del Fuego, y la gente no ha sido alertada. Se genera,entonces, una situación de pánico en la población, ya que un gran porcentaje lleva pocosaños viviendo en la región y no conoce qué es un movimiento sísmico.

Ante este hecho, las personas no saben cómo actuar ni las medidas de seguridad que debentomar. El desconocimiento y la falta de prevención parecen haber actuado aquí como los fac-tores determinantes en el miedo generado entre los habitantes de esta localidad.

A partir de esta situación, un grupo de alumnos y su profesor del área de Ciencias Socialescomienzan a analizar la realidad sísmica de su provincia, ya que Tierra del Fuego está ubica-da en una zona que lo es.

Así, los alumnos investigan sobre placas tectónicas, por qué se producen los sismos, cómose miden y si es posible predecirlos.

Para ello, organizan una visita al Centro Austral de Investigaciones Científicas (CADIC), enUshuaia, con el fin de recopilar información sobre la zona.

Como parte del trabajo, se discuten las causas por las cuales se ha generado tanto temor ydescontrol en la población, a pesar de que el sismo resultó de baja intensidad.

Entre las conclusiones que se obtienen, se determina que la ciudad no cuenta con serviciosismográfico ni con comunicación directa con los existentes en otras regiones del país.

Surge, entonces, la idea de elaborar un proyecto relacionado con la detección de sismos.

Todas estas situaciones se centran en los sis-mos y su medición. Existen equipos comer-ciales, estandarizados a escala internacional;pero, su costo hace que sean de imposibleacceso a muchas comunidades. Por esto, pro-ponemos el desarrollo de un ssiissmmóóggrraaffooaacccceessiibbllee.

Este recurso didáctico permite a los alumnosrelacionar el uso y aplicación de la tecnologíacomo respuesta a las necesidades humanas,

así como analizarsus limitaciones.Esto promueveque los alumnosdesarrollen unavisión más equili-brada sobre laciencia, la tec-nología y sus a-vances.

55

Los alumnos de Electrónica de la escuela técnico-profesional de Chilecito, en La Rioja, estánrealizando el análisis de las hojas de datos de un sismógrafo, producto tecnológico particu-larmente relevante en la zona.

- ¿Será posible construir uno a bajo costo? Porque... el precio de éste es de 10.000 euros.

La profesora, muy satisfecha con esta iniciativa de su grupo, sugiere comenzar a estudiar lafactibilidad de este proyecto.

En una escuela técnica de Caucete, en la provincia de San Juan, el espacio ya no resulta sufi-ciente, por lo que se ha pensado construir aulas nuevas en un predio contiguo al edificio.

Dado que la escuela posee la especialidad de Construcciones, para integrar a los alumnos eneste proyecto institucional, se los invita a que diseñen las nuevas aulas junto con susdocentes.

Para seleccionar el proyecto que se implementará, se pone en marcha un concurso. Unaspecto importante a evaluar es el cumplimiento de las normativas antisísmicas de la provin-cia, ya que los sismos son frecuentes en esta zona.

Todo esto provoca un gran interés en esa comunidad educativa y, por consiguiente, una granparticipación.

Por este motivo, los docentes de la especialidad Electrónica proponen a sus alumnos inte-grarse al proyecto. ¿De qué manera? Construyendo un sismógrafo.

"Tecnología es la apli-cación del conoci-miento y las técnicaspara crear procesos yproductos que satisfa-gan necesidades hu-manas."1

1 Javis y Castell (1993) Universidad de Leicester. Reino Unido.

Por otra parte, se plantea la valoración de unproducto tecnológico, a partir de su contex-tualización en el marco de una situaciónsocial, económica y cultural.

Así, en la sociedad cada vez más tecnológicade hoy, el desarrollo sostenible y el mejo-ramiento de la calidad de vida dependen, engran medida, de nuestra capacidad de com-prender y utilizar responsablemente la cien-cia y la tecnología, respetando los valores éti-cos y protegiendo los sistemas de los quedepende la vida misma.

El desarrollo de este recurso permite a losalumnos entender cómo la aplicación de laciencia y la tecnología sirven para mejorar laforma de vida de las personas, reflexionandosobre cómo los conocimientos científicos ytecnológicos son fundamentales para unavida plena en todo entorno social, económi-co, político, cultural y natural.

El análisis de la sociedad, de sus característi-cas, de sus necesidades es, así, la fuente prin-cipal de problemáticas, a partir de las cualesse desarrollen proyectos tecnológicos queintegran distintos espacios curriculares.

La sociedad como fuente de problemáticas aser trabajadas en el ámbito del aula, haadquirido últimamente una especial relevan-cia. Esto permite un mayor acercamientoentre la actividad escolar y la vida cotidiana.

Así, la educación también sirve para finessociales y no sólo para fines individuales.

Además, un recurso didáctico adecuado debeser pertinente para su aplicación en el aula y,también, debe provocar un conflicto cogniti-

vo en el estudiante, que podrá ser superadodurante el desarrollo del proyecto.

Por esto:

El desarrollo de un sismógrafo cumple conlos requerimientos expuestos, ya que es unrecurso tecnológico que se encuentra alalcance de los estudiantes, partiendo de uncontexto social bien definido.

Asimismo, el recurso didáctico propuestopermite a los alumnos el desarrollo de unproyecto tecnológico acorde con sus capaci-dades y posibilidades, y la oportunidad detrabajar en la producción de un instrumentoque da una solución a necesidades deregiones con características particulares,como son las zonas sísmicas.

66

Proponemos el diseño y la construcción deun instrumento que permita detectar ygraficar las ondas sísmicas, utilizando ele-mentos de costo accesible.

77

88

Los sismos son súbitas liberaciones de laenergía que se acumula bajo la corteza te-rrestre como consecuencia de las fuertes ten-siones y presiones que ocurren en su interior.

Se manifiestan en forma de vibraciones,desplazamientos y movimientos diversos de

la superficie de la Tierra.

Las consecuencias de un sismo pueden serdesastres de grandes dimensiones, especial-mente donde no se han tomado medidas pre-ventivas relacionadas con la resistencia sísmi-ca de las edificaciones.

2. E N C U A D R E T E Ó R I C O PA R A L O SP R O B L E M A S

¿¿QQuuéé ssoonn llooss ssiissmmooss??

RReesseeññaa hhiissttóórriiccaa

Hasta el siglo XVIII los registros objetivos de te-rremotos son escasos y sin una real compren-sión del fenómeno. De las explicaciones rela-cionadas con castigos divinos o respuestas de laTierra al mal comportamiento humano, se pasó aexplicaciones pseudo-científicas, como queeran originados por liberación de aire desdecavernas presentes en las profundidades delplaneta.

El primer terremoto del que se tenga referenciaocurrió en China en el año 1177 a. de C. Existe unCatálogo Chino de Terremotos que mencionaunas docenas más de tales fenómenos en lossiglos siguientes.

En la Historia de Europa, el primer terremotoaparece mencionado en el año 580 a. de C.; pero,el primero claramente descrito data de media-dos del siglo XVI.

En América, los terremotos más antiguos de losque exista documentación histórica -tales comofotos o narraciones precisas- ocurrieron en

México, a fines del siglo XIV, en Chile en 1570, enQuito en 1587, en Chile en mayo de 1647, enJamaica en 1692, en Masachusetts, EEUU, en1744 y 1755, y en Perú en 1746, aunque no setiene una clara descripción de sus efectos.

Desde el siglo XVII comienzan a aparecernumerosos relatos sobre terremotos; pero,parece ser que, en su mayoría, están distorsio-nados o exagerados.

En Norteamérica se reporta una importante seriede terremotos ocurridos entre 1811 y 1812 cercade New Madrid, Missouri, destacándose uno demagnitud estimada alrededor de los 8 grados, lamañana del 16 de diciembre de 1811. El 23 deenero y el 7 de febrero de 1812 hubo otros dosterremotos considerables en la zona; especial-mente, el último mencionado -cuyas réplicasduraron meses- y que fue sentido en zonas tanlejanas como Denver y Boston. Por no estar tanpobladas entonces, las ciudades no registrarondemasiadas muertes o daños.

No ocurrió lo mismo en 1906 cuando, en SanFrancisco, un sismo ocasionó más de 700 vícti-

OOrriiggeenn ddee llooss ssiissmmooss

La corteza terrestre es la capa externa delglobo terráqueo; es relativamente delgada (encomparación con el radio de la Tierra) yse extiende hasta una profundidad de70 kilómetros bajo los océanos y de150 kilómetros bajo los continentes; además,está en un permanente estado de cambio ymovimiento.

Bajo la corteza terrestre existen fuerzas quehacen que ésta se fracture y que sus partes

(placas tectónicas) se muevan a velocidadesmuy pequeñas -del orden de centímetros poraño-, empujando y causando, en algunoscasos, que unas traten de meterse debajo deotras.

La explicación que hay hasta el momentosobre la causa de las fuerzas que tienden aempujar las placas tectónicas unas sobreotras, es que son causadas por flujos lentosde lava derretida que provienen del núcleodel planeta, originados por efectos gravita-cionales debidos a la rotación.

99

mas y la ciudad fue arrasada por él y por elincendio subsiguiente, en el mayor terremoto dela historia de EEUU: 250.000 personas quedaronsin hogar

En Alaska, el 27 de marzo de 1964 se registró unterremoto de aún mayor energía; pero, por ser

una zona de poca densidad demográfica, losdaños en la población no fueron tan graves, re-gistrándose sólo 107 personas muertas, lo queno es tanto si se considera que el terremoto fuesentido en un área de 500.000 millas cuadradas yarrancó los árboles de la tierra en algunaszonas.2

GGlloossaarriioo ddee ttéérrmmiinnooss

TTeerrrreemmoottoo. Un terremoto es un movimiento brus-co en las capas de la Tierra acompañado poruna serie de vibraciones u oscilaciones. Unsismo secundario es un movimiento que essecuela del anterior, pero de menor intensidad yque puede ocurrir varios minutos u horas mástarde del sismo principal.

FFaallllaa. Una zona en la que dos capas se han sepa-rado. Estas capas se acomodan constantemente;pero, su desplazamiento es muy pequeño (en ge-neral, menos de un metro durante un terremoto).

EEppiicceennttrroo. Punto en la superficie de la Tierradirectamente encima de donde se originó el te-rremoto.

OOnnddaass ssííssmmiiccaass. Vibraciones que viajan aleján-dose del epicentro a velocidades de varioskilómetros por segundo. Estas vibraciones sacu-den los edificios tan fuertemente que, algunasveces, los derriban.

MMaaggnniittuudd. Indica cuánta energía fue liberada.Esta energía puede calcularse gracias a los sis-mógrafos.

2 Fuente: wwwwww..aannggeellffiirree..ccoomm//nntt//tteerrrreemmoottooss11

PPllaaccaass tteeccttóónniiccaass

La corteza de la Tierra está conformada por placasde aproximadamente 70 km de espesor, cada unacon diferentes características físicas y químicas.

Estas placas ("tectónicas") se encuentran, desdehace millones de años, en un proceso de per-manente movimiento; y éste ha dado la formaque hoy conocemos de la superficie de nuestroplaneta (continentes, relieves geográficos, etc.).

Generalmente, estos movimientos son lentose imperceptibles; pero, en algunos casos,estas placas chocan entre sí impidiendo sudesplazamiento.

Entonces, una placa comienza a desplazarsesobre o bajo la otra, originando lentos cam-bios en la topografía. Pero, si el desplaza-miento es dificultado, comienza a acumular-se una energía de tensión que, en algúnmomento, se liberará. Entonces, una de lasplacas se moverá bruscamente contra la otra,rompiéndola y liberando una cantidad varia-ble de energía. Esto es un sismo.

El término "placa tectónica" hace referencia alas estructuras que forman nuestro planeta.En términos geológicos, una placa es unaplancha rígida de roca sólida que conforma la

superficie de la Tierra (litosfera), flotandosobre la roca ígnea y fundida, formando elcentro del planeta (astenosfera). La litosferatiene un espesor que varía entre los 15 y los200 km, siendo más gruesa en los conti-nentes que en el fondo marino.

La litosfera no es continua sobre la superficiede la Tierra, sino que está formada por dife-rentes "placas", que hacen contacto unas conotras, como los gajos de una pelota de fútbol.

¿Por qué flotan, si son tan pesadas? Las pla-cas tectónicas -formadas, principalmente,por cuarzo y silicatos- "flotan" porque, com-paradas con los elementos que conforman elnúcleo, resultan relativamente más livianas.

En otras palabras, el núcleo terrestre estácompuesto, en gran parte, por elementosmetálicos. El manto terrestre tiene una com-posición basada en silicatos abundantes enpotasio, sodio y calcio. El cascarón másexterno de la Tierra -que comprende lacorteza y parte del manto, con un espesor deaproximadamente 100 km- parece compor-tarse como un cuerpo rígido "flotando" en elresto del manto, en donde pueden presen-tarse movimientos, como si se tratara de unfluido. Esta conducta semejante a la de unfluido tiene sentido solamente en tiemposgeológicos -es decir, en tiempos del orden demillones de años-.

Hace 225 millones de años (recordemos quenuestro planeta nació hace 4.600 millones deaños), la superficie de la Tierra constaba deuna sola estructura llamada PPaannggeeaa (engriego: todas las tierras), la que se fue frag-mentando hasta conformar los continentes,tal como los conocemos en la actualidad.

1100

La ciencia que estudia los aspectos relaciona-dos con la ocurrencia de temblores de tierra,terremotos o sismos se denomina ssiissmmoollooggííaa.Ésta es una ciencia joven, puesto que granparte de sus métodos e instrumentos de obser-vación fueron desarrollados a lo largo del sigloXX. A pesar de esto, la sismología ha logradoavances notables. Quizá, una de sus másvaliosas contribuciones al entendimiento denuestro planeta lo constituya su aporte al estu-dio de la Tectónica de placas.

En síntesis, las placas tectónicas están encontacto entre sí, como enormes témpanosque se juntan o separan, provocando loscambios geológicos y, también, los sismos enlas fronteras o bordes de las placas.

La explicación de por qué se mueven es aúnpoco clara; pero, podría explicarse por elfenómeno de ccoonnvveecccciióónn, que se refiere a lainfluencia que la temperatura del magma delnúcleo de la Tierra ejerce sobre los distintosminerales, haciendo flotar a los más calientesy hundirse a los más fríos.

Un ejemplo de este proceso, más cercanoa nuestra experiencia, ocurre cuando sehierve agua o cualquier otro líquido. El flui-do más cercano a la fuente de calor seexpande, se vuelve menos denso y, por lotanto, tiende a subir a la superficie, donde seenfría y es desplazado hacia el fondo porlas nuevas parcelas ascendentes. De estamanera, se establece un proceso continuode ascenso y descenso del líquido en celdaspermanentes formadas por las corrientes delfluido.

1111

Aunque la teoría de la Pangea fue propuestaya en 1596 por el cartógrafo holandésAbraham Ortelius y refrendada por el meteo-rólogo alemán Alfred Lothar Wegener, en 1912,al notar la semejanza de las formas deAmérica del Sur y África, recién en los últimos30 años, gracias al desarrollo de la ciencia, haadquirido la sustentación suficiente como pararevolucionar la comprensión de muchos fenó-menos geológicos, entre ellos, los terremotos.

¿Cuáles son los hallazgos que confirmaron lateoría de Wegener?

Se pueden citar, principalmente, cuatro:

• El mayor conocimiento de los fondosmarinos gracias al ecodoppler, al sonar, ala computación, etc. Éstos permitierondeterminar que el fondo del Atlántico eramucho más delgado de lo que se pensa-ba y que había una cadena montañosasubmarina de más de 50.000 km de largorecorriendo toda la Tierra (CordilleraMesoatlántica), entre otros datos.

• El descubrimiento de minerales magnéti-

cos (magnetita) en el fondo marino; éstosse formaron al enfriarse el magma delnúcleo de la Tierra y están dispuestos enfranjas de polaridad inversa entre una yotra.

• Como resultado de las exploraciones enbusca de petróleo, se han obtenidomuestras del fondo marino que indican laexistencia de zonas de distinta edadgeológica. Hay crestas o arrecifes queson más jóvenes, y trincheras o cañonesprofundos que son más antiguos. Estadisposición concuerda con la cadenamontañosa y con esta polaridad magnéti-ca alternada, mencionadas anterior-mente. De acuerdo a los científicos HarryH. Hess y Robert S. Dietz, la litosfera delAtlántico se está expandiendo y la delPacífico encogiendo. Las zonas antiguasse hunden en las "trincheras" y aparecenzonas jóvenes en los arrecifes, pro-duciéndose así un "reciclaje" del fondomarino.

• Mayor ocurrencia de sismos en las zonasde las crestas y trincheras.

Hay cuatro tipos fundamentales de ffrroonntteerraass oovveecciinnddaaddeess ddee llaass ppllaaccaass (en inglés, boundaries):

• divergentes,

• convergentes,

• de transformación,

• zonas fronterizas de las placas.

FFrroonntteerraass ddiivveerrggeenntteess. En ellas se genera unanueva corteza que rellena la brecha de lasplacas, al separarse.

El caso mejor conocido de frontera diver-gente es la Cordillera Mesoatlántica, que seextiende desde el Mar Ártico hasta el sur deÁfrica. En esta frontera se están separando lasplacas Norteamericana y Euroasiática a unavelocidad de 2,5 cm cada año:

FFrroonntteerraass ccoonnvveerrggeenntteess. En ellas, la cortezaes destruida al hundirse una placa bajo laotra (subducción).

El ejemplo más conocido es el de la Placa deNasca (o Nazca), que se está hundiendo bajola placa Sudamericana frente a las costas dePerú y Chile, dando origen a una de las zonasmás sísmicas del planeta.

Las placas pueden converger en el continentey dar origen a cadenas montañosas como ladel Himalaya. También pueden converger en

los océanos, como ocurre frente a las IslasMarianas, cerca de Filipinas, dando origen afosas marinas que pueden llegar a los 11.000 mde profundidad, o bien originar volcanessubmarinos:

FFrroonntteerraass ddee ttrraannssffoorrmmaacciióónn. En ellas, lasplacas sólo se deslizan horizontalmente entresí. Un ejemplo de este tipo de fronteras es latan conocida Falla de San Andrés, enCalifornia:

ZZoonnaass ffrroonntteerriizzaass ddee llaass ppllaaccaass. Es un anchocinturón en que las fronteras no están biendefinidas y el efecto de la interacción de lasplacas no es claro.

FFaallllaass

La evolución de la corteza terrestre, carac-terizada por el permanente desplazamientode las placas que la conforman, produceun sinnúmero de fracturas o fallas geológi-cas.

1122

Las zonas de rozamiento entre grandes placaso entre bloques de la corteza que se mueven,son los lugares potenciales del desencade-namiento del fenómeno que llamamos terre-moto. Sólo el 10 % de los terremotos ocurrealejado de los límites de estas placas.

El siguiente mapa nos muestra la distribu-ción de las placas en el mundo. Las fronterasentre cada placa constituyen las "fallas", quees el lugar donde más frecuentemente se pro-ducirán los terremotos.

Se puede apreciar que la costa oeste deAmérica, tanto Norte como Sur, está ubicadasobre una de estas fronteras, lo que explica lagran frecuencia de terremotos en paísescomo Chile, Perú, México y Oeste de los

Estados Unidos. Algo similar ocurre enJapón, Golfo Pérsico y Filipinas. Países queestán situados en el centro de las placas y noen sus bordes (como Brasil, Uruguay, Áfricaen general y la mayor parte del norte deEuropa) tienen un riesgo sismológico noto-riamente menor.

1133

Disposición actual de las placas tectónicas. US Geological Survey

La principal zona de riesgo sísmico es el"Cinturón de Fuego del Pacífico"; correspondeal litoral pacífico en América del Sur, asciendehacia el norte bordeando la costa pacífica denorteamérica y desciende a lo largo del litoralasiático.

La otra zona cruza Europa de este a oeste, pasapor Turquía, Birmania y la India y se une alCinturón de Fuego del Pacífico a la altura de lasIslas Célebes.

El movimiento de una placa bajo la otrase realiza venciendo las fuerzas de roce,generadas por el contacto entre ambas. A lolargo de este contacto -llamado zzoonnaa ddeeWWaaddaattii--BBeenniiooffff ((WWBB))-, el movimiento de unaplaca contra la otra es discontinuo.

Además, en la zona WB se acumula gradual-mente la tensión hasta que rebasa un límite.En ese momento, se presenta una falla enalgún punto -llamado ffooccoo-, desde donde sepropaga a la superficie.

Este comportamiento puede ser observadocuando el contacto entre placas aflora en lasuperficie de la Tierra, como en la Falla deSan Andrés, en California.

TTeeoorrííaa ddeell rreebboottee eelláássttiiccoo

La siguiente figura muestra las dos placasdurante el movimiento lateral que produce laacumulación de esfuerzos. Cuando éstosrebasan cierto límite, se produce la falla enun punto y se propaga en ambas direcciones.

Aunque este proceso puede parecer intuitiva-mente obvio, en realidad no lo es. Durantemucho tiempo, se pensó que las fallas de lacorteza eran una consecuencia de los terre-motos y no el origen de éstos. En la actuali-dad se sabe que la mayoría de los temblores

en las regiones de subducción, se originanpor el mecanismo explicado anteriormente, yse llaman tteeccttóónniiccooss. Existen también otrostipos de sismos: los relacionados con fenó-menos locales -como, por ejemplo, la activi-dad volcánica- o con el colapso del subsuelopor la extracción de fluidos o materiales -porejemplo, por la extracción de combustiblesfósiles-.

Aunque los sismos son generados por la rup-tura en el plano de las fallas, las ondas origi-nadas se propagan a través de la Tierra,porque ésta se comporta como un cuerpoelástico (en comparación con los tiemposinvolucrados en este proceso).

Además, se debe considerar el compor-tamiento mecánico de las rocas. Cuandoéstas son sometidas a fuerzas pequeñas, enun lapso corto, la roca se deforma peropuede recuperar su forma original. Sinembargo, cuando la fuerza es mayor que suresistencia, ésta se rompe. El plano sobre elque se rompe es llamado ppllaannoo ddee ffaallllaa. Dadoque las rupturas siempre tienden a darse en

el lugar más débil, si existe unafalla, allí se producirá una nuevaruptura.

OOnnddaass ssííssmmiiccaass

Al producirse una falla, se liberauna cantidad de energía debida a

las tensiones entre las placas. Esto produceuna vibración en la Tierra, por la propa-gación de las ondas.

En un sólido pueden transmitirse dos tiposde ondas: de compresión y transversales.

1144

• OOnnddaass ddee ccoommpprreessiióónn,, ttaammbbiiéénn llllaammaaddaass""oonnddaass pp"". Consisten en la transmisiónde compresiones, como en el caso de latransmisión del sonido; las partículas delmedio se mueven en el mismo sentido enque se propaga la onda.

• OOnnddaass ttrraannssvveerrssaalleess,, ddee cciizzaallllaa,, ttaammbbiiéénnllllaammaaddaass ""oonnddaass ss"". Las partículas se

mueven en dirección perpendicular a ladirección de propagación de la onda.

Además, existen otros tipos de ondas:

• OOnnddaass ssuuppeerrffiicciiaalleess uu oonnddaass ddee RRaayylleeiigghh(en honor al científico que detectó suexistencia); éstas se propagan a lo largode la superficie terrestre, de la misma

1155

Ondas p y s

RRaarreeffaacceerr eshacer menosdenso un cuer-po gaseoso.

Ondas de compresión

Ondas de cizalla

manera que una onda en la superficie delagua.

• OOnnddaass ddee LLoovvee; se generan sólo cuandoel medio elástico en el que se propagan seencuentra estratificado (como es el casodel planeta Tierra). Estas ondas se propa-gan con un movimiento de partículasperpendicular a la dirección de propa-gación, similar a las ondas s, sólo que enun plano horizontal. Las ondas de Lovepueden considerarse como ondas s "atra-padas" en un plano horizontal.

¿Cómo es la velocidad de estas ondas?

Se ha observado experimentalmente y sepuede demostrar teóricamente que la veloci-dad de las ondas es:

Donde:

• Vp: Velocidad de las ondas p.

• Vs: Velocidad de las ondas s.

• VR,L: Velocidades de las ondas de

Rayleigh y Love.

Las velocidadesde las diferentesondas dependende las característi-cas del medio; porejemplo, en rocasígneas, la veloci-dad de las ondas pes del orden de6 km/s, mientrasque en rocas poco consolidadas es de, a-proximadamente, 2 km/s o menor.

PPrrooppaaggaacciióónn ddee uunn ssiissmmoo

El lugar de la corteza donde se presenta lasúbita liberación de la energía generada porel rozamiento entre placas, se denomina ffooccoossííssmmiiccoo oo hhiippoocceennttrroo.

El foco sísmico se convierte en el centro de laperturbación mecánica y, desde allí, se iniciala irradiación de la energía.

Recordemos que, por su parte, se llama eeppiicceennttrroodel terremoto al punto de la superficie de laTierra ubicado sobre el foco sísmico.

1166

Ondas Love

VR,L < Vs < Vp

Las ondas p de unterremoto originadoen la costa deAcapulco seríanpercibidas en laCiudad de México,en alrededor de unminuto.

Tipos de ondas

Dentro de la Tierra, las perturbacionesmecánicas se propagan en forma de ondassísmicas, originando los movimientos vibra-torios del suelo, característicos de los terre-motos.

MMeeddiicciióónn ddee llooss ssiissmmooss

Dado que el recurso didáctico propuesto serefiere al diseño y a la construcción de uninstrumento de medición de sismos, es nece-sario conocer cómo éstos se miden.

Un sismo se puede medir según la energíaliberada o el grado de daño producido. Así,se utilizan dos medidas conocidas comommaaggnniittuudd e iinntteennssiiddaadd de un sismo.

1177

TTssuunnaammiiss

Los sismos cuyo epicentro está en el mar y ocurren cerca de una zona de subducción, tienen lacapacidad de transmitir la energía y el movimiento a la capa de agua y de generar un tsunami.

Generación de un tsunami

El recurso didáctico propuesto per-mitirá medir, en una escala determinada,las ondas sísmicas.

La iinntteennssiiddaadd ddee uunn ssiissmmoo Se refiere a losefectos o daños causados en las construc-ciones. Se mide con una escala llamadaEEssccaallaa MMeerrccaallllii, basada no sólo en la obser-vación de los daños causados sino, también,en la sensación de las personas durante elsismo.

La mmaaggnniittuudd es lacantidad de ener-gía liberada en elhipocentro o focosísmico. Se tratade una medidaabsoluta de la e-nergía del tembloro terremoto, ex-presada en mo-vimiento o acele-ración de las par-tículas del suelo. Es una cuantificaciónobtenida a través de la amplitud de las ondassísmicas, utilizando instrumentos llamadosssiissmmóóggrraaffooss.

1188

RReesseeññaa hhiissttóórriiccaa

El estudio de los grandes terremotos se hasistematizado desde mediados del siglo XIX.En una primera instancia, se estudió cadaevento por separado, cuantificando los dañosprovocados en la construcción y generandouna serie bastante heterogénea de datos.

En 1883, los sismólogos Rossi y Forel realizanla primera escala general para medir losdaños producidos por un terremoto, de ma-nera de poder determinar el tamaño que ésteposeía. Posteriormente, Mercalli (1903)readapta esta escala a las construcciones desu época.

A medida que transcurre el siglo XX, nace lanecesidad de tener una escala de magnitudbasada en medidas puramente instrumen-tales. Tal como lo describe Richter (1958), se

hace evidente que cuantificar el tamaño deun evento por las percepciones de la gentegenera grandes discrepancias con los re-gistros obtenidos por aparatos sísmicos.

Por esta razón, postula una magnitud quedepende únicamente de medidas instrumen-tales, la cual involucra dos principios básicos:mientras mayor sea la magnitud de un sismo,liberará más energía y mayor será la amplitudque éste deje en un instrumento.

Además, un evento más pequeño debe estarmucho más cerca de la estación, para poderdescribir trazas de tamaño similar a unomayor (Richter, 1958).

Claramente, se aprecia que el concepto demagnitud se encuentra fuertemente ligadocon el de la energía radiada en forma deondas en la fuente.3

3 Leyton Flórez, Felipe. Chilehhttttpp::////ssssnn..ddggff..uucchhiillee..ccll//hhoommee//iinnffoorrmmee//MMLL//sseerrvviicciioo..hhttmmll

Daños producidos a las columnasde un edificio, por un sismo

El terremoto deValdivia, Chile, el 22 demayo de 1960, fue demagnitud 9.5 y es elmás grande que haafectado a la huma-nidad, desde los añosen que se introdujo lamedición instrumentalde los sismos, a finesdel siglo pasado.

A diferencia de la intensidad (que es unamedida subjetiva del sismo), la magnitud nose basa en las sensaciones percibidas por laspersonas o en los efectos observables sobrelas construcciones, ya que los daños de éstastambién dependerán de su calidad.

Ambas escalas son necesarias, puesto quemiden aspectos diferentes de la ocurrencia deun temblor. Así, la escala de magnitud estárelacionada con el proceso físico mismo,mientras que la intensidad lo está con el

impacto del evento en la población, las cons-trucciones y la naturaleza.

EEssccaallaa MMeerrccaallllii. Esta escala, introducida alcomienzo del siglo XX por el sismólogo ita-liano Giuseppe Mercalli, mide la intensidadde un temblor; consta de 12 grados, basadosen la sensación de las personas y en la obser-vación de los daños causados por el sismo.

Puesto que los efectos sísmicos de superficiedisminuyen al aumentar la distancia al foco,un sismo (de una determinada magnitud)producirá efectos diferentes y, por ende, unagraduación distinta en la escala Mercalli, enlocalidades ubicadas más cerca o más lejosdel foco.

1199

La escala de magnitud está relacionada,entonces, con la energía liberada comoondas sísmicas; la intensidad, en cambio,con los daños producidos por el sismo.

GGrraaddoo

IIIIIIIVVVIVII

VIIIIX

X

XIXII

IInnddiiccaaddoorr ddee llaa iinntteennssiiddaadd

El sismo es detectado por instrumentos muy sensibles.Lo sienten personas en reposo, en edificios altos.Se asemeja a la trepidación causada, en el suelo, por un camión.Es advertido por las personas que se encuentran en el interior de las casas. Es advertido por la mayoría de las personas; la gente nota la dirección del movimiento. Lo sienten todas las personas; es difícil caminar y se desprenden los aleros.Angustia. La gente corre al exterior de las edificaciones; se pierde el equilibrio, los con-ductores de vehículos en marcha lo notan y las construcciones de mala calidad comien-zan a ser afectadas.Hay dificultad en la conducción de autos; se caen las chimeneas, paredes y monumentos.Pánico total. Algunas edificaciones se desplazan de sus fundaciones, se agrietan y sedesploman.Destrucción casi total de las construcciones de albañilería; afecta seriamente edificios,puentes, represas y diques. Se desliza el suelo.Los rieles ferroviarios se tuercen, las tuberías subterráneas quedan fuera de servicio. El daño es casi total; hay desplazamientos de grandes rocas; los objetos saltan por elaire y las edificaciones sufren grandes torsiones.

La escala de intensidad permite describir, demanera sucinta, los efectos de un temblor.Dado que los daños causados por un temblorse concentran en las cercanías de la fuente, ladistribución de intensidades permite estimarel epicentro de un temblor; sin embargo, laescala es, en gran medida, subjetiva y noposibilita la comparación de los sismos entresí puesto que, por ejemplo, un sismopequeño puede causar más daños a unapoblación, si ésta está cercana al epicentro,que uno grande pero a mayor distancia. Porotro lado, no proporciona información sobrela energía u otra variable física liberada en eltemblor. Así, pues, es necesario catalogartemblores de acuerdo con los procesos físicosde la fuente; pero, también, de manera talque puedan ser medidos a través del registrográfico o numérico que de ellos tenemos -esdecir, de los sismogramas-.

EEssccaallaa RRiicchhtteerr. La escala Richter, propuestapor el sismólogo estadounidense CharlesFrancis Richter, mide la energía liberada en elfoco de un sismo.

Se trata de una escala logarítmica con valoresentre 1 y 9. Un temblor de magnitud 7 esdiez veces más fuerte que uno de magnitud6, cien veces más que otro de magnitud 5,mil veces más que uno de magnitud 4 y, deeste modo, en casos análogos.

En teoría, la escala Richter no tiene cotamáxima, aunque hasta 1979 se creía que elsismo más poderoso posible tendría magni-tud 8,5. Sin embargo, los progresos en lastécnicas de medidas sísmicas han permitido alos sismólogos redefinir la escala, por lo quehoy se considera 9,5 el límite práctico.

La escala Richter permite catalogar un sismosegún su eenneerrggííaa intrínseca. Esta clasificacióndebe ser un número único para cada evento;este número no debe verse afectado por lasconsecuencias de los terremotos, que varíanmucho de un lugar a otro.

Comparemos la energía involucrada en dossituaciones: qué sucede al romper una rocaen un laboratorio y qué ocurre con la rocacuando acontece un terremoto.

En el primer caso, si se aplica suficientefuerza, se puede romper la roca con un mar-tillo o con un gato hidráulico. Pro-bablemente, la roca se romperá en dos peda-zos, a lo largo de alguna parte débil, la cualpuede pensarse como una "falla" muypequeña.

2200

Se estima que al año se producen en el mundounos 800 terremotos con magnitudes entre 5 y6, unos 50.000 con magnitudes entre 3 y 4, y sólo1 con magnitud entre 8 y 9.4

4 Datos extraídos de wwwwww..mmiinneerraanneett..ccoomm..aarr

MMaaggnniittuuddeenn eessccaallaa

RRiicchhtteerr

Menos de 3,5

3,5 - 5,4

5,5 - 6,06,1 - 6,9

7,0 - 7,9

8 o mayor

EEffeeccttoossddeell

tteerrrreemmoottoo

Generalmente no se siente, peroes registradoA menudo se siente, pero sólocausa daños menores.Ocasiona daños ligeros a edificios.Puede ocasionar daños severosen áreas donde vive mucha gente.Terremoto mayor. Causa gravesdaños. Gran terremoto. Destrucción totala comunidades cercanas.

Teniendo en cuenta la definición de energía,la cantidad necesaria para romper una rocaserá igual a la fuerza requerida para romperlapor la distancia de separación entre los peda-zos en que queda dividida la roca original:

Recordando que:

Donde:• P: Presión.

• A: Área o superficie.

Y, reemplazando F en la fórmula de energía,se obtiene:

Dicho de otro modo:

Las unidades son:

En la fórmula anterior, el "momento" de unterremoto es fundamental para comprenderqué tan peligrosa puede ser una falla dedeterminado tamaño.

Volviendo al ejemplo del pedazo de roca rotaen el laboratorio, la resistencia de rotura de laroca se da a una presión de unos 3.1010 N/m2

y un área de falla de 100 cm2 (10-2 m2).Entonces, si suponemos que la distanciaentre las dos partes es de, aproximadamente,un centímetro (10-2 m), se puede calcular la

2211

EEnneerrggííaa

Para poder analizar la energía involucrada enun sismo, conviene recordar que se define laenergía como la capacidad para realizar tra-bajo. Se calcula como el producto escalarentre la fuerza y la distancia:

W = F . d

W = F . d . cos �

Donde:• W: Trabajo.

• F: Fuerza.

• d: Desplazamiento.

• �: Ángulo que forman los vectores fuerzay desplazamiento.

En el Sistema Internacional, la unidad deenergía es el joule (J), que se define como eltrabajo que hay que realizar con una fuerzade 1 newton, para recorrer 1 metro, en lamisma dirección y sentido de la fuerza.

También existen otras unidades, comúnmenteutilizadas:

Caloría (cal): Se define como el calor nece-sario para elevar en 1 ºC, la temperatura de ungramo de agua, a presión atmosférica normal.Equivale a 4,1868 joule.

Watt-hora (Wh): Es la energía eléctrica de 1watt de potencia, durante una hora. Equivale a3,61.103 joule. Generalmente, se utiliza un múlti-plo de esta unidad: el kWh, es decir, 103 Wh.

→ →

W = F . d

P = F / A

W = P . A . d

Momento= Rigidez . Área de la falla . Distancia deslizada

Mo = u . A . d

[joule] = [newton-metro] = [N/m2] . [m2]. [m]

cantidad de energía con la fórmula planteadaanteriormente:

Cabe destacar que, dados los valores deenergía calculados, es de suma utilidad tra-bajar con notación científica.

Consideremos, ahora, una segunda situa-ción: En el terremoto de Double Spring Flat, el12 de septiembre de 1994, ocurrido cerca delkilómetro 25 al sureste de Gardnerville, lafalla tenía unos 15 km de longitud y unos 10km de profundidad, por lo que el área es:

Dado que la separación fue de unos 30 cm,Mo sería:

Comparando ambos cálculos, se concluyeque este terremoto tuvo 4,5 .1011 veces másenergía que la que se aplicó para romper laroca en la mesa de laboratorio.

Siguiendo el mismo procedimiento, se puedecomparar la energía involucrada en distintosfenómenos. Para esto, se utiliza una unidadde energía mayor: la cantidad de energía pro-ducida por el explosivo TNT -como se mues-tra en la siguiente tabla5-:

2222

Mo = 3 .1010 N/m2 . 10-2 m2 . 10-2 mMo = 3 . 106 J

A = 15 km . 10 km A = 150 km2

A = 1,5 . 108 m2

Mo = 3.1010 N/m2 . 1,5 . 108 m2 . 3 . 10-1 mMo = 1,35 . 1018 J

5 Datos extraídos de Louie J. "What is Richter Magnitude?".wwwwww..sseeiissmmoo..uunnrr..eedduu//ffttpp//ppuubb//lloouuiiee//ccllaassss//110000//mmaaggnniittuuddee..hhttmmll

-1,51,01,52,02,53,03,54,04,55,05,56,06,57,07,58,08,59,010,012,0

1 gramo 170 gramos 900 gramos6 kilos28,5 kilos 180 kilos453 kilos6 toneladas 32 toneladas 199 toneladas500 toneladas 1.270 toneladas 31.550 toneladas 199.000 toneladas 1.000.000 toneladas 6.270.000 toneladas 31.550.000 toneladas 199.999.000 toneladas6.3 billón de toneladas 1 trillón de toneladas

Roca rota en una mesa de laboratorio.Pequeña explosión en un sitio de construcción.

Explosión de mina.

Tornado promedio.

Terremoto de Little Skull Mtn., NV, 1992.Terremoto de Double Spring Flat, NV, 1994.Terremoto de Northridge, CA, 1994 Terremoto de Hyogo-Ken Nanbu, Japón, 1995.Terremoto de Landers, CA, 1992.Terremoto de San Francisco, CA, 1906.Terremoto de Anchorage, AK, 1964.Terremoto de Chile, 1960.Falla de tipo San Andrés.¡El planeta Tierra fracturado en la mitad, por el centro! Oenergía solar recibida diariamente en la Tierra.

MMaaggnniittuuddRRiicchhtteerr

EEqquuiivvaalleenncciiaa ddee llaaeenneerrggííaa TTNNTT

EEjjeemmppllooss((aapprrooxxiimmaaddooss))

Como se puede ver en la tabla anterior, elrango de energía es enorme: de gramos atoneladas, y a trillones de toneladas de TNT.Esto hace que sea difícil de comprender.

Una forma mucho más sencilla de represen-tar este enorme rango de energía consiste enutilizar una escala logarítmica.

En los años '30, el Dr. Charles F. Richterdesarrolló una escala de magnitud para terre-motos, con el objeto de representar ade-cuadamente las diferencias entre los terremo-tos pequeños y medianos que él observó enel sur de California, y los terremotos grandesque registró alrededor del mundo.

Decidió cuál sería la cantidad de energía ala que se le asignaría la magnitud ceroy escribió una ecuación semejante a la

siguiente:

Donde:

Retomando los ejemplos de la roca en ellaboratorio y el terremoto de Double SpringFlat, la magnitud en la escala de Richter sería:

Para la roca en el laboratorio:

Las magnitudes negativas son permitidas en laescala de Richter; esto significa que son demenor energía que, la considerada como cero.

Para el terremoto de Double Spring Flat:

La magnitud de 6,1 que obtenemos es casiigual a la magnitud reportada por el labora-torio sismológico de Universidad de Nevada,Reno, y por otros observatorios.

CCoommppaarraacciióónn eennttrree aammbbaass eessccaallaass. A pesar deque la escala de Mercalli mide la intensidad

2233

DDeeffiinniicciióónn ddee llooggaarriittmmoo: Se llama logaritmoen base bb de un número cc a otro número nn,tal que, bb elevado a nn sea igual a cc.

En símbolos:

logb c = n ⇔ bn = c

Ejemplos:

log2 8 = 3 ⇔ 23 = 8log10 100 = 2 ⇔ 102 = 100log½ 8 = - 3 ⇔ (½)-3 = 8

En el caso del logaritmo de base diez, noes necesario escribir la base.Además, no es posible obtener el logarit-mo de un número negativo, si su base espositiva.

Mw = (log10 M0 - 16)23� �

• M0: Energía [dina . cm]

Mo = 3 . 106 J Mo = 3 . 1013 dina . cm

Mw = (2/3) (log10 3 . 1013 - 16)Mw = (2/3) (13,5 - 16)Mw = (2/3) (-2,5)Mw = -1,7

M0 = 1,35 . 1018 J M0 = 1,35 . 1025 dina . cm

Mw = (2/3) (log10 1,35 . 1025 - 16)Mw = (2/3) (25,2 - 16)Mw = (2/3) (9,2) Mw = 6,1

de un sismo y la de Richter, la magnitud deéste, se puede realizar una correspondenciaentre ambas.

Una intensidad II se define como la de unsuceso percibido por pocos, mientras que seasigna una intensidad XXIIII a los eventos catas-tróficos que provocan destrucción total.

Así, los temblores con intensidades entre IIII yIIIIII son casi equivalentes a los de magnitudentre 33 y 44 en la escala de Richter, mientrasque los niveles XXII y XXIIII en la escala deMercalli se pueden asociar a las magnitudes 88y 99 de la escala de Richter.

MMaanneerraa pprrááccttiiccaa ddee eessttiimmaarr llaa mmaaggnniittuudd.Dado que algunos terremotos grandes y lamayoría de los pequeños, no presentan ni fa-llas superficiales ni tienen suficientes réplicaspara poder estimar su magnitud -como lohicimos anteriormente-, esta medida noresulta práctica. Porque, es de mucha mayorutilidad el poder calcular rápidamente lamagnitud de un evento, de modo tal quecualquier medida de emergencia requeridapueda llevarse a cabo cuanto antes.

En este sentido,una de las con-tribuciones másvaliosas deCharles Richterfue descubrir quelas ondas sísmicaspropagadas portodos los terremo-tos pueden pro-porcionar buenas estimaciones de sus magni-tudes.

Richter demostró que, a mayor energíaintrínseca de un terremoto, mayor amplitudde movimiento del terreno en una distanciadada.

De esta forma, ca-libró su escala demagnitud usandola medida de am-plitud máximade la onda decizalla (la onda s)en un período de20 segundos, re-gistrando los datos en un sismómetro alta-mente sensible a este tipo de ondas.

2244

La medición de terremotos serealiza con un instrumento llamado

ssiissmmóóggrraaffoo, el que registra la vibración de laTierra producida por un sismo, representán-dola en un ssiissmmooggrraammaa.

Así, se obtiene información sobre la magnitudy la duración de un sismo.

Este instrumento registra dos tipos de ondas:

• superficiales: se propagan a través de lasuperficie terrestre,

• centrales o corporales: se propagan através de la Tierra desde su profundidad;son de dos tipos, ondas p y ondas s.

Como ya explicáramos, estas ondas tienen dis-tintas velocidades. Así, la secuencia típica deun terremoto es:

1. arribo de un ruido sordo causado por lasondas p o compresivas;

2. luego, las ondas s o transversales; y,3. retumbar de la Tierra causado por las

ondas superficiales.

El sismógrafo que proponemos como recursodidáctico registra ondas centrales ocorporales, en particular, ondas s.

Richter obtuvo los re-gistros de las ondassísmicas de un grannúmero de terremotosy desarrolló un sistemade calibración paramedición de sus mag-nitudes.

Un ssiissmmóómmeettrroo es laparte del sismógrafoque detecta las ondassísmicas. El sismóme-tro constituye, así, laetapa de detección deun sismógrafo.

Aunque, inicialmente, su trabajo fue calibra-do únicamente por estos sismómetros especí-ficos y sólo para terremotos en el sur deCalifornia, los sismólogos han desarrolladofactores de escala para ampliar la escala demagnitud Richter a muchas otras clases de

medición en todo tipo de sismómetros yalrededor del mundo.

El siguiente diagrama muestra cómo utilizarel método original de Richter para calcular lamagnitud por medio de un sismograma.

2255

Sismograma Richter

Después de haber medido la amplitud deonda, se debe calcular su logaritmo, yescalarlo por un factor, según la distancia quehaya entre el sismógrafo y el terremoto.También se calcula la diferencia de tiempoentre las ondas p y s.

Con estos datos se puede calcular la magni-tud de la siguiente manera:

Donde:• A: Amplitud [mm] medida directamente

del registro en papel. • �t: Diferencia de tiempo entre las ondas p y s.

Para obtener la magnitud de un sismo, serealiza el promedio de la magnitud medidapor cada sismógrafo en distintas estaciones.

Estos promedios reportados en los diferenteslaboratorios sismológicos justo en el momen-to posterior de un terremoto, suelen diferir,aproximadamente, en 0.2 unidades de mag-

nitud. Cada laboratorio calcula, así, elpromedio de las magnitudes obtenidas en lasdiferentes estaciones a las que tienen acceso.Pueden pasar varios días para que las dife-rentes organizaciones involucradas lleguen aun consenso acerca de cuál fue la mejor esti-mación de magnitud.6

SSiissmmóóggrraaffoo yy ssiissmmooggrraammaa

El instrumento esencial para estudiar lostemblores es el sismógrafo. Es un aparato queregistra el movimiento del suelo causado porel paso de una onda sísmica.

2266

Éste es el método que utilizamospara el desarrollo de nuestro

sismógrafo.

M = log10 A + 3 . log10 (8 �t) - 2,92

Es importante resaltar la necesidad de definirun sismo patrón. Éste -de magnitud cero- sedefine como el sismo que, teniendo su epicen-tro a 100 km de distancia, deja una traza de unamicra en el registro.

Cabe destacar, entonces, que una magnitudcero o negativa no indica ausencia demovimiento, sino sismos iguales o menores queel sismo patrón.

Los sismógrafos fueron ideados a fines delsiglo XIX y perfeccionados a principios delsiglo XX. En la actualidad, estos instrumen-tos han alcanzado un alto grado de desa-rrollo electrónico; pero, el principio básicoempleado no ha cambiado.

En realidad, la existencia de algunossismógrafos data del siglo VIII y fueronampliamente utilizados en China. Estos sis-mógrafos consistían, básicamente, de unafigura de dragón de cuatro cabezas encuyas bocas se colocaban bolas metálicasen equilibrio inestable. Al producirse unsismo y la llegada de las ondas sísmicas, labola correspondiente a la dirección de lle-gada caía, indicando así la ocurrencia delos sismos y la dirección de la cual pro-cedían.

6 Fuente: Louie, J. "What is Richter Magnitude?". wwwwww..sseeiiss--mmoo..uunnrr..eedduu//ffttpp//ppuubb//lloouuiiee//ccllaassss//110000//mmaaggnniittuuddee..hhttmmll

2277

Sismógrafos chinos

A mitad del siglo XIX, se inició la construcción de los primeros sismógrafos basados en el principio sim-ple de oscilación de un péndulo. En general, estos péndulos eran de oscilación vertical y consistían enuna masa pendiente de un muelle que registraba su movimiento usando un estilete adosado a la masa yque dejaba una huella sobre una placa de cristal ahumado. A este tipo de instrumento se lo llamóssiissmmoossccooppiioo, debido a que no contaba con control de tiempo.

A fines del siglo XIX se introdujo en estos aparatos el control del tiempo; entonces, sus registros en unpapel ahumado adosado sobre un tambor, resultaron continuos.

En 1890, John Milne introdujo el concepto de péndulo inclinado en el cual los períodos de oscilación seincrementaban considerablemente para longitudes de péndulo reducidas. En 1915 con J. Shaw, Milneconstruyó un sismógrafo cuya masa de 0.5 kg permitía obtener períodos de 18 segundos y amplificacionesdel orden de 200. Un modelo similar fue desarrollado por Omori y tuvo gran aceptación en Europa.

Sistema de registro en tintasobre papel

2288

Hacia el año 1900, E. Wiechert desarrolló un sismógrafo de respuesta horizontal con un péndulo invertidoque registraba las dos componentes con una sola masa de 1 kg y 1.5 kg, permitiendo alcanzar amplifica-ciones de 200 veces para un período de 12 segundos. En 1922, J. Anderson construyó un sismógrafo demenores dimensiones que consideraba una masa que oscila por torsión de una fibra metálica; estabadotado de un registro fotográfico que alcanzaba amplificaciones de 2.800 veces para un período de 0.8segundos.

Estos modelos de sismógrafos eran mecánicos y su amplificación se lograba mediante un sistema depalancas o por deflexión de un haz de luz. En 1906, B. Galitzin desarrolló el sismógrafo electromagnéticoy añade a la masa una bobina que se movía en el campo magnético creado por un imán. La corriente ge-nerada por esta bobina pasaba a un galvanómetro7 , para registrarse en papel fotográfico mediante unhaz de luz, llegándose a obtener amplificaciones de 1.000 para períodos de 12 segundos.

Sismógrafo electromagnéticoruso tipo Galitzin

En los años '30, Hugo Benioff desarrolló un sismógrafo basado en la variación de la reluctancia del sis-tema; consistía en variar el espacio existente entre un imán permanente y una armadura metálica provistade una bobina que rodeaba al imán. Este tipo de sismógrafo alcanzaba un período de 1 segundo y unaamplificación de 100.000.

Sismógrafo Bosh-Omori

7 Galvanómetro es el instrumento utilizado para medir la corriente eléctrica que fluye por un conductor.

2299

Sismógrafo electromagnéticoBenioff

Finalmente, para períodos largos, M. Ewing desarrolló un sismógrafo de 15-30 segundos de período parael sismómetro y de 100 segundos para el galvanómetro. El sistema de amplificación resultante fue de 750y 6.000 para períodos entre 10-20 segundos. Estos dos últimos tipos de sismógrafos constituyeron la WorldWide Seismological Station Networks -WWSSN-.

Sismógrafo electromagnéticode período corto

En sismometría es importante considerar el control del tiempo lo más exacto posible. Hasta el año 1950,en promedio, los observatorios sismológicos utilizaban relojes de péndulo con contactos eléctricos pararegistrar señales de minuto sobre los sismogramas. A fin de evitar derivas horarias, estos relojes seajustaban periódicamente al tiempo universal del servicio horario de los observatorios astronómicos.Desde el año 1953, aproximadamente, se generaliza el uso de relojes controlados por cristal de cuarzo,alcanzándose en sus inicios derivas en el tiempo del orden de 10-4 segundos por día.

Para registrar el movimiento del suelo esnecesario referirlo a un punto fijo en el espa-cio; si quisiéramos hacerlo a un punto en elmismo suelo, sería imposible obtener un re-gistro, dado que el punto de referencia tam-bién se movería.

Para salvar esta dificultad, podemos recurriral principio de inercia. Así, el movimientodel suelo puede ser medido con respecto a laposición de una masa suspendida por un ele-mento que le permita permanecer en reposopor algunos instantes con respecto al suelo.

El mecanismo consiste, usualmente, en unamasa suspendida de un resorte atado a unsoporte acoplado al suelo; cuando éste semueve al paso de las ondas sísmicas, la iner-cia de la masa hace que ésta permanezca uninstante en el mismo sitio de reposo.Posteriormente, cuando la masa sale delreposo, tiende a oscilar. Sin embargo, ya queesta oscilación posterior del péndulo norefleja el verdadero movimiento del suelo, esnecesario amortiguarla.

En el diagrama anterior está representado unaparato en el que el amortiguamiento se lograpor medio de una lámina sumergida en unlíquido (comúnmente, aceite). Éste era elmétodo utilizado en los aparatos antiguos;actualmente, se logra por medio de bobinas oimanes que ejercen las fuerzas amortiguado-ras de la oscilación libre de la masa.

Si se sujeta un lápiz a la masa suspendida,para que pueda inscribir en un papel pegadosobre un cilindro que gira a velocidad cons-tante, se podrá registrar una componente delmovimiento del suelo.

El instrumento hasta aquí descrito detecta lacomponente vertical del movimiento delsuelo y se conoce como ssiissmmóóggrraaffoo vveerrttiiccaall; eltrazo del movimiento es el ssiissmmooggrraammaa.

3300

Sismógrafo mecánico

Sismógrafo vertical

Los sismogramas son registros en papel o digi-tales producidos por los sismógrafos. Son uti-lizados para calcular la localización y magnitudde un sismo y representan un registro, a travésdel tiempo, de cómo se mueve el suelo.

En un sismograma, el eje de las abscisas repre-senta el tiempo (medido en segundos) y el ejede las ordenadas, el desplazamiento del suelo(usualmente, medido en milímetros).

A continuación, mostramos sismogramas típicos:

3311

Sismograma de ondas superficiales

Otros sismogramas

Como el movimiento delsuelo tiene lugar en las tresdimensiones del espacio,éste también tiene doscomponentes horizontales.

Para medir este movimien-to se requiere de pénduloshorizontales que oscilancomo una puerta, aunquecon el eje ligeramenteinclinado para lograr unpunto de estabilidad.

3322

Otros sismogramas

Sismógrafo horizontal

Además del péndulo y del sistema de amor-tiguamiento, los sismógrafos emplean un sis-tema de amplificación para producir registrosque puedan ser analizados a simple vista.

Antiguamente, esta amplificación se realizabapor medio de un sistema mecánico; en laactualidad, es electrónica.

En general, los sismó-grafos que se empleanactualmente tienenmasas que pueden serdesde unos gramos hasta100 kg; en cambio, lossismógrafos antiguos deamplificación mecánicasolían tener grandesmasas, con el fin deobtener mayor inercia yde poder vencer lasfuerzas de rozamientoque se originan entre laspartes móviles del sis-tema.

Actualmente,existen sismó-grafos quedetectan elmovimientode la masaelectrónica-mente y lod ig i t a l i z an ,para almace-narlo en cintamagnética uotros mediosdigitales.

3333

Sismógrafo horizontal

Sismógrafo horizontal

En los primeros instrumentos, el movimiento delsuelo con respecto a la masa se efectuaba pormedio de una pluma o de un estilete queinscribía sobre un tambor giratorio. Después,se introdujo la inscripción sobre película opapel fotográfico de un haz de luz reflejado enla masa o en el sistema amplificador del sismó-grafo.

TTiippooss ddee ssiissmmóóggrraaffooss

El principio en que se basan todos los tiposde sismógrafos es la propiedad física de unpéndulo (masa suspendida de un hilo) que,al producirse el movimiento del suelo, sedesplaza con respecto a la masa suspendida,en virtud de su inercia.

Estos movimientos son registrados en fun-ción del tiempo y dependen del tipo demovimiento al cual son sensibles: velocidad,desplazamiento o aceleración.

Consideramos tres tipos de sismógrafos:

• mecánico,

• electromagnético,y

• de banda ancha.

SSiissmmóóggrraaffoo mmeeccáánniiccoo. Es el más simple;está constituido por un elemento detectordel movimiento (sismómetro) y un sistemade palancas que amplifica dicho movimien-to.

El sismómetro vertical más simple estáformado por una masa (mm) suspendidapor un muelle de constante elástica (kk), conuna amortiguación viscosa de constante cc.

Cuando el soporte anclado a la superficie dela tierra recibe una excitación x(t), la masa semueve con un movimiento y(t), de tal mane-ra que el desplazamiento relativo de la masacon respecto al soporte es:

SSiissmmóóggrraaffoo eelleeccttrroommaaggnnééttiiccoo. La única variaciónde este sismógrafo en relación con el anterior, esque el desplazamiento de la masa produce elmovimiento relativo de una bobina en el campomagnético de un imán. En este caso, la partemóvil es el imán; y, en otros, la bobina.

Al producirse el movimiento del suelo, segenera una corriente eléctrica en la bobina,proporcional a la velocidad (ff) de movimien-to del suelo, la cual pasa por un gal-vanómetro -utilizado, en este caso, paraamplificar el movimiento-. Si se ha hechoincidir un haz de luz sobre el espejo unido alhilo del galvanómetro, éste sufrirá unadesviación qq que, recogida en un papelfotográfico, proporciona el movimiento del

3344

El recurso didáctico propuestodetecta el movimiento de la masa

con sensores ópticos, lo digitaliza y lo alma-cena en la PC, a través de un programainformático.

Sismógrafo mecánico

z(t) = y(t) - c(t)

sismómetro.

A fin de conocer la respuesta de todo el sis-tema, debe considerarse por separado el delsismómetro y del galvanómetro. Para elsegundo debe tenerse en cuenta, además,una nueva fuerza generada por la corriente IIen la bobina que crea una fuerza de reaccióncuyo momento con respecto al centro de sus-pensión es -GGII (GG es el flujo de inducción).La corriente generada por la bobina pasa por

el galvanómetro mediante un circuito, deforma tal que la corriente ii que pasa por labobina del galvanómetro es menor que II. Enresumen, se tiene que un movimiento angu-lar del sismómetro producido por undesplazamiento vertical xx del suelo, generauna corriente que, mediante un circuito, pasaa la bobina del galvanómetro, produciendouna desviación qq. El producto de ambas cur-vas de amplificación es equivalente al totaldel sismógrafo electromagnético.

3355

Sismógrafo electromagnético

Sismógrafo electromagnéticohorizontal Spregneter

SSiissmmóóggrraaffoo ddee bbaannddaa aanncchhaa. Por lo general,los sismógrafos eran de dos tipos; registrabaninformación sísmica en dos diferentes rangosde frecuencia, períodos cortos (1 segundo) yperíodos largos (15-100 segundos). Elprimero es adecuado para sismos que ocu-rren en el campo cercano y los segundos, enel campo lejano.

Sin embargo, después de los años '70 seconstruyeron instrumentos que permitíanregistrar mayores rangos de frecuencia y queincluían los registros de período corto ylargo; es decir, entre 0.1-100 segundos. Estossismógrafos se llaman de banda ancha.

Este adelanto en la sismometría se logró gra-cias a los progresos conseguidos en el modode registro (registros magnéticos digitales) yen el desarrollo del sismómetro de balance defuerzas de Wieland y Strekeisen (1983). A finde registrar esta información digital, se haceuso de convertidores analógico-digital de12, 16 y 24 bits que permiten cubrirrangos dinámicos del orden de 140 db(1/10000000).

SSiissmmóóggrraaffoo ddee ddeeffoorrmmaacciióónn. Fue construidoen los años '30 por H. Benioff, a fin de medirlas deformaciones que tienen lugar en lasuperficie de la tierra; es decir, aquellas varia-ciones lineales entre dos puntos fijos. Esteinstrumento consta de un tubo de cuarzo de10 a 100 metros de longitud, uno de cuyosextremos se encuentra rígidamente unido aun pilar y el otro libre, a una distancia (dd) deotro pilar. La distancia dd se mide con untransductor de tipo capacitivo o transductorde velocidad que pueda detectar cambios delorden de 1 mm para una barra de longitudigual a 100 metros, proporcionando una sen-sibilidad en deformación del orden de 10-11.

AAcceelleerróóggrraaffoo. Instrumento diseñado pararesponder a la aceleración, durante un sismo,más que a su velocidad o desplazamiento.

En las proximidades del hipocentro de unsismo, las ondas sísmicas producen, a supaso, desplazamientos, velocidades y acelera-ciones elevadas, dependiendo de la magnituddel sismo y de su distancia epicentral. Estazona, llamada campo cercano, es de interés

3366

Sismógrafo de banda ancha Guralp

Sismógrafo de banda ancha STS-2

Nuestro sismógrafo utiliza un conver-tidor analógico-digital y otro

digital-analógico.

para ingeniería sísmica, ya que en ella se pro-ducen los mayores daños en las estructuras.Debido a las altas frecuencias que se generan,éstas sólo pueden ser registradas correcta-mente con los acelerógrafos.

Este sistema no funciona en continuo y,generalmente, se activa al ser excitado poruna onda sísmica que se registra a alta veloci-dad en película, cinta magnética o discodigital. Paralelamente con este proceso, setoma el tiempo; entonces, a partir de estainformación, pueden obtenerse registros envelocidad y desplazamiento en el campopróximo.

DDeetteerrmmiinnaacciióónn ddeell eeppiicceennttrroo

Como ya explicáramos, se denomina epicen-tro a la proyección del foco sobre la superfi-cie terrestre; éste es el centro de la pertur-bación mecánica y desde donde se inicia lairradiación de la energía.

¿Cómo se determina la ubicación del epicen-tro? Los sismógrafos amplifican e inscribenel movimiento del suelo en una tira de papel(o cualquier otro tipo de material) llamadosismograma. En éste se registran los dife-rentes tipos de ondas generadas por un sismoque alcanzan una estación sismológica dada,en orden sucesivo de tiempo.

La ubicación del epicentro de un sismo sedetermina analizando sus registros e identifi-cando los diferentes tipos de ondas; en par-ticular, las ondas p y s permiten el empleo deuna técnica muy utilizada para la determi-nación del epicentro. Para comprender estemétodo, recordemos que las ondas p viajan amayor velocidad que las ondas s.

Veamos... Si el conejo es más veloz que la tor-tuga y ambos empiezan a correr desde elpunto t0, a medida que se alejen de ese punto

la distancia entre ambos será mayor. Unobservador en el punto t1 notaría pasar al

3377

Acelerógrafo Kinemetrics K-2

Acelerógrafo FBA-23

conejo y, un momento después, a la tortuga.Otro observador en el punto t2 vería pasar al

conejo A y, un momento después, a la tortu-ga.

Puesto que, a mayor distancia del origen,mayor será la separación entre los corre-dores, para calcular la distancia al origenpuede utilizarse el tiempo transcurrido entrela llegada de ambos a un punto dado.

Volvamos a los sismos... Sobre la superficiede la Tierra, una estación puede propor-cionar la distancia al epicentro pero no ladirección; es decir, si en una estación calcu-lamos la distancia al epicentro, éste puedeestar en cualquier punto de un círculo conun radio igual a la distancia calculada.

En teoría, si tenemos una estación sismoló-gica con tres componentes, podemos recons-truir el movimiento de las partículas cuandoincide la onda p, por ejemplo, y conocer ladirección de llegada de la onda (recordemosque, para las ondas p, las partículas oscilan alo largo de la trayectoria de viaje de la onda).En la práctica no puede lograrse mucha pre-cisión con este método y se recurre a los re-gistros de otras estaciones para obtener esti-maciones independientes de la distancia alepicentro.

Como puede verse en la siguiente imagenson necesarias, al menos, tres estaciones paradeterminar el epicentro sin ambigüedad.

La intersección de los círculos correspon-dientes a las tres estaciones rara vez coincideen un solo punto ya que, por ser datos expe-rimentales, poseen cierto grado de error quehace que definan una región más o menosgrande -dependiente de la calidad de losdatos utilizados- en lugar de un solo punto.

La técnica para medir la diferencia entre lallegada de las ondas s y p, llamada s-p, no esla única forma de determinar el epicentro. Sise tiene un número bien distribuido de esta-ciones pueden utilizarse los tiempos de llega-da de la onda p para el cálculo de la distan-cia. En este método se obtiene un origen quesatisface mejor los tiempos de llegada a cadauna de las estaciones.

En general, la determinación del epicentro deun sismo es mejor mientras más estaciones loregistren y cuando éstas están distribuidasmás ampliamente alrededor del epicentro.

La información obtenida de muchas esta-ciones es tratada estadísticamente en un pro-ceso interactivo en el que la posición del epi-centro va siendo aproximada; para esto seutilizan tanto las diferencias s-p como lostiempos de llegada de las ondas8 .

3388

8 Fuente: hhttttpp::////ssssnn..ddggff..uucchhiillee..ccll//hhoommee//iinnffoorrmmee//MMLL//sseerrvviicciioo..hhttmmll

PPrreeddiicccciióónn ddee ssiissmmoossRetomando las situaciones problemáticasplanteadas al comienzo de este material decapacitación, vemos claramente que surgenotras temáticas, sobre las cuales trabajar en elaula, además de la construcción de un sis-mógrafo. Así, un aspecto relacionado con elriesgo de sismos, es su predicción.

Resulta demasia-do presuntuosodecir "predicción"al hablar de terre-motos, conside-rando el nivel ac-tual de conoci-mientos sobre eltema. Es más rea-lista referirse al"riesgo" de terre-motos, ya que noexiste una certeza mayor que la de decir que,en cierta zona, hay una probabilidad estadís-tica de que se registre un sismo de magnitudvariable desconocida. Variaciones en el com-portamiento del clima o conductas anor-males en algunos animales no tienen solidezcientífica como para ser considerados "pre-dictivos".

¿Para qué nos sirve, entonces, predecir unsismo? El objetivo de asignar un grado deriesgo no es otro que el de atenuar los efectosde un sismo. Si presumimos la ocurrencia deun sismo y nos imaginamos cuál sería supeor consecuencia, podremos tomar las pre-cauciones adecuadas para evitar un dañomayor. Vamos por partes...

¿Cómo determinar una zona de riesgo?

• PPoorr eell rreeggiissttrroo ddee llooss eevveennttooss ppaassaaddooss. Siuna zona ha sufrido muchos terremotosde gran intensidad en el pasado, lo másprobable es que ocurran de nuevo. Estoes lógico, pero tiene poco grado decerteza. Se dice que, después de un sismogrande, al disiparse la energía, el riesgode un nuevo evento es más bajo.Lamentablemente, esto no siempre se hacumplido y, en muchas zonas declaradasde bajo riesgo, han sucedido terremotosde tal magnitud que dejaron perplejos asus predictores.

• PPoorr eell aannáálliissiiss ggeeoollóóggiiccoo ddee llaa ccoorrtteezzaa ttee--rrrreessttrree. La ubicación y el monitoreo delas fallas de la corteza terrestre nos daninformación de las zonas de mayor vul-nerabilidad geológica y, así, se puedereducir el territorio de riesgos.

• PPoorr llooss mmooddeellooss. Existen estudios demodelos computarizados, sobre la basede información satelital, que nos pueden"mostrar" aquellos puntos en que lacorteza terrestre se está moviendo o estáacumulando cierta "tensión".

En resumen, podríamos decir con absolutacerteza que:

• Cada año hay varios millones de tem-blores en el mundo.

• Más del 80 % de ellos ocurre en áreasdespobladas.

• Algunos miles son registrados por los sis-mógrafos, en todo el mundo.

• Algunos cientos son percibidos por lapoblación general.

• Algunas decenas provocan daño en ciu-dades (población o construcciones).

3399

Si alguien avisara que,con certeza, se pro-ducirá un terremoto enlos siguientes minutosu horas, ¿se imaginausted el pánico en lapoblación, las huidas,las crisis de histeria, elcaos, los robos?

Y, ¿si no ocurre?

• Menos de una decena son de magnitudsuficiente como para ser consideradosterremotos y llamar la atención de losmedios de comunicación.

• Sólo uno o dos serán de magnitud mayora 8 en escala Richter.

• La mayoría (81 %) ocurrirá dentro del"Cinturón de Fuego" -Océano Pacífico ysus márgenes, comenzando por Chile,subiendo hacia el norte por la costasudamericana hasta llegar aCentroamérica, México, Costa Oeste deEE.UU., Alaska, Japón, Filipinas, NuevaGuinea, Islas del Pacífico Sur hastaNueva Zelanda-.

• No existe ningún lugar que se puedaconsiderar completamente libre de tem-blores (aunque la Antártida registrapocos y de baja magnitud).

Desde el punto de vista práctico, losconocimientos sobre los sismos nos debenservir para tomar medidas que atenúen susefectos:

• Establecer normas arquitectónicas y deingeniería que sean adoptadas respon-sablemente por los constructores enel momento de diseñar viviendase infraestructuras. Éstas deberían ser fis-calizadas rigurosamente por las autori-dades.

• Realizar simulacros para actuar respon-sablemente, acudiendo a los sitios demenor riesgo, usando las vías adecuadas,y evitando el caos y el pánico.

• Implementar equipos de rescate con per-sonal entrenado, que sepa actuar conceleridad en los momentos posteriores a

un desastre.

Para poder seguir adelante, es necesarioesclarecer qué es lo que se entiende porpredicción, en un contexto científico. Engeneral, se considera una predicción sísmicaformal a aquella en la que se indica el tiempoy el sitio (con la profundidad) de ocurrencia,y la magnitud del evento por suceder,incluyendo -con todos estos parámetros- unaindicación del error o la incertidumbre encada valor dado.

Generalmente, el tiempo de ocurrencia seproporciona como un intervalo en el queexiste una determinada probabilidad de quesuceda el sismo. Además, se deben especi-ficar los métodos utilizados y la justificacióncientífica de su empleo.

Si bien lo expuestoparece establecerreglas claras, lacomunidad sismo-lógica en el mundose ha encontradocon grandes obs-táculos al tratarde poner en mar-cha un dispositi-vo. Éste tendríaque permitir laevaluación, entérminos estrictos,de las predic-ciones emitidaspor los diferentesgrupos de investi-gación o indivi-duos que se hanabocado a esto.

4400

En los EstadosUnidos, por ejemplo,se ha establecido unConsejo -EarthquakePrediction EvaluationCouncil-, formadopor académicos delmás alto nivel, quese encarga de eva-luar y de emitir dic-támenes respectode las prediccionessísmicas que afec-tan a ese país y quepuedan presentarposibilidades deéxito.

EEssttuuddiiooss ddeetteerrmmiinnííssttiiccooss yy eessttuuddiioosspprroobbaabbiillííssttiiccooss

¿En qué nos podemos basar para emitir unapredicción que pueda ser consideradaconfiable? Los estudios encaminados hacia laposible predicción de un sismo pueden con-centrarse en su mecanismo físico -tratandode determinar todos y cada uno de losparámetros involucrados en él, de maneraque al conocer el fenómeno a fondo se puedadeterminar la ocurrencia futura- o bien,pueden enfocar su atención en el compor-tamiento estadístico y en la probabilidad deun sismo, tratándolo como una serie de ocu-rrencias en el tiempo.

En muchos casos, se hace uso de una combi-nación de ambas técnicas. Esto último esespecialmente importante para aquellos estu-dios basados en la estadística, ya que el emi-tir conclusiones sin conocer las causas físicasdel proceso de que se trate, produciríanresultados poco confiables.

PPaarráámmeettrrooss oobbsseerrvvaabblleess ccoonn ppoossii--bbllee ccaarráácctteerr pprreeddiiccttiivvoo

En cuanto al proceso físico de un sismo, cier-tos fenómenos relacionados con el esfuerzoal que están sometidas las rocas pueden serobservados antes de un sismo, siendo cono-cidos como ffeennóómmeennooss pprreeccuurrssoorreess. Muchasde estas manifestaciones han sido exploradasexhaustivamente por diversos grupos deinvestigación en varios países, con resultadosvariados.

A continuación, mencionamos algunos de los

posibles indicadores de la inminencia de unsismo, que han tenido éxito en algunoscasos.

PPaarráámmeettrrooss ddee ccaarráácctteerr ffííssiiccoo--qquuíímmiiccoo. Lasmanifestaciones físicas relacionadas con loscambios en el estado de los esfuerzos vandesde los cambios en el campo eléctrico na-tural de las rocas, hasta variaciones en elnivel de agua de pozos, pasando por anor-malidades en el comportamiento animal,cambios en las emanaciones naturales dediversos gases -tales como el radón-, defor-mación de la corteza terrestre (medida devarias formas, incluyendo variaciones en laaceleración de la gravedad en la zona), varia-ciones de temperatura en aguas subterráneas,cambios en la coloración infrarroja, etc.

FFeennóómmeennooss rreellaacciioonnaaddooss ccoonn llaa ssiissmmiicciiddaadd.Otro tipo de fenómenos que han sido de granutilidad para evaluar la posibilidad de unapredicción, son las variaciones en espacio oen tiempo de algunos fenómenos relaciona-dos con la sismicidad de la zona. Entre éstosse encuentran los llamados patrones de sismi-cidad.

Éstos se refieren a los cambios que puedentener lugar en el número y características delos sismos -generalmente, pequeños- quenormalmente se suceden en una zona y quese pueden presentar con cierta anterioridad aun sismo grande. Sin embargo, en este caso,el problema es determinar cuál es el nivel"normal" de actividad sísmica. Esto se debe aque, en la mayoría de los casos, no se cuentacon una capacidad de detección adecuada,por falta del equipo necesario.

Aún cuando se posea el equipo, puede

4411

suceder que la historia de detección sea insu-ficiente. A esto se suma el problema que cau-san los cambios en la cantidad y en la loca-lización del instrumental que forma parte delas redes de detección, como así también loscambios en las técnicas empleadas en los cál-culos. Éstos pueden ocasionar que unavariación en sismicidad -que podríaatribuirse a un estado de preparación de unsismo grande-, en realidad se deba a un efec-to artificial, producto de variaciones en ladetección.

De cualquier forma, patrones de sismicidadutilizados frecuentemente en estudios depredicción y que se ha observado que, enocasiones, se presentan antes de un eventomayor, incluyen:

• qquuiieettuudd ssííssmmiiccaa; disminución en el nivelde la sismicidad que normalmente tieneuna zona (sismicidad de fondo);

• ppaattrróónn ddee zzoonnaa; aumento de sismicidaden la periferia de una zona, y disminu-

ción o ausencia en el centro de ésta;

• iinnccrreemmeennttoo ddee ssiissmmiicciiddaadd, a nivel muylocal;

• mmiiggrraacciióónn ddee ffooccooss ssííssmmiiccooss; se puedeobservar, a veces, que los focos (y, porende, los epicentros) de los sismos que,normalmente, ocurren dispersos en unazona, parecen ocurrir cada vez más haciauna pequeña parte de ésta.

Cada uno de estos patrones tiene implica-ciones en cuanto a los procesos queanteceden un sismo grande, así como a loscambios en el estado de esfuerzos de un vo-lumen a punto de sufrir ruptura.

Además, existen otros fenómenos relaciona-dos con la sismicidad que actualmente sonmotivo de estudio, por su posibilidad de usoen predicción. Entre éstos se incluyen: laatenuación de las ondas sísmicas y el con-tenido de energía de alta frecuencia de micro-sismos.

4422

PPrroonnóóssttiiccoo ddee tteerrrreemmoottooss99

Agosto 11, 2003. Para muchas personas, los terremotos son impredecibles. Golpean súbitamente en díasnormales y, a pesar de todos los avances de la sismología, los científicos aún no pueden informar sobreun terremoto inminente, a diferencia de cómo un meteorólogo predice la aproximación de tormentas.

Aunque los terremotos parecen ocurrir de repente, la furiosa energía que liberan se acumula con mesesy años de anticipación, en forma de tensiones de la corteza terrestre. Por el momento, los pronosti-cadores no tienen una forma directa de observar estas tensiones o de detectar cuándo alcanzarán nive-les críticos.

Esto, sin embargo, puede estar cambiando. Las tecnologías con base en satélites que están siendo desa-rrolladas en la NASA y otros lugares, podrían ser capaces de detectar señales de un terremoto inminente,días o semanas antes de que ocurra, dando al público y a los servicios de prevención de emergencias

9 Artículo adaptado de Science@NASA. hhttttpp::////cciieenncciiaa..nnaassaa..ggoovv//hheeaaddlliinneess//yy22000033//1111aauugg__eeaarrtthhqquuaakkeess..hhttmm

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tiempo para prepararse.

"Hay varios métodos basados en satélites que parecen prometedores como indicadores de actividad sís-mica", dice Jacob Yates, investigador en el Centro Goddard de Vuelos Espaciales de la NASA. "Uno deestos métodos es el Radar de Apertura Interferométrica-Sintética -Interferometric-Synthetic ApertureRadar, InSAR-. Básicamente, InSAR es un proceso en el cual dos imágenes de radar de un área tectóni-ca se combinan en una operación llamada fusión de datos, con lo cual se puede detectar cualquier cam-bio en el movimiento de la superficie.

Esta técnica es suficientemente sensitiva como para detectar lentos movimientos del suelo -tanpequeños como de sólo 1 mm por año-. Esta clase de sensitividad, combinada con la amplitud de la visiónque los satélites puede ofrecer, permite a los científicos observar los pequeños movimientos y contor-siones de los terrenos alrededor de las líneas de falla, en una forma mucho más detallada de lo que lohan experimentado hasta ahora. Observando estos movimientos pueden deducir qué puntos de tensiónelevada se están generando.

Un grupo de científicos de la NASA, dirigido por Carol Raymond del JPL, estudió recientemente la posi-bilidad de pronosticar terremotos desde el espacio. Su informe, publicado en abril, presenta un plan de20 años para desplegar una red de satélites -Sistema Global de Satélites para Terremotos; GlobalEarthquake Satellite System, GESS-, que utilizará InSAR para vigilar las zonas de fallas en todo el mundo.

Con algo de práctica, dice Raymond, los científicos podrán eventualmente usar los datos de InSAR paradeterminar cuándo las tensiones de la corteza terrestre alcanzan niveles peligrosos, emitiendo una "eva-luación de peligro" mensual para una falla conocida. Los pronosticadores podrían informar que la posi-

Una imagen InSAR mostrando el cambio de altura del suelo debido al terremoto Hector Mine de1999. Los datos de radar fueron adquiridos por el satélite ERS-2 de la Agencia Espacial Europea el

15 de septiembre y el 20 de octubre de 1999.

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bilidad de un gran terremoto en, por ejemplo, la falla de San Andrés durante el mes en curso, es de2 %, o 10 % o 50 %.

Los métodos actuales son menos exactos. Por ejemplo, el Servicio Geológico de los Estados Unidos hapublicado recientemente una evaluación actualizada del riesgo de terremotos en el área de la bahía deSan Francisco, con base en la historia sísmica del área, su geología y modelos computarizados. El estu-dio predice que la posibilidad de que se produzca un terremoto fuerte (magnitud 6.7 o superior) en dichaárea, en algún momento en los próximos 30 años, es de un 62 %, lo que exactamente no nos permite pla-nificar nuestros próximos días.

NNuueevvooss ddeessaarrrroollllooss

InSAR es una manera de predecir terremotos; pero, quizás, no la única. Mientras que los satélites InSARsimplemente mejoran los datos a disposición de la sismología tradicional, hay otras técnicas más revolu-cionarias.

Una de estas ideas es buscar ffuueenntteess ddee rraaddiiaacciióónn iinnffrraarrrroojjaa (IR). Friedemann Freund, profesor adjuntode Física en la Universidad del Estado de San José y científico en el Centro de Investigación Ames de laNASA, explica: "En los años '80 y '90, científicos rusos y chinos notaron algunas anomalías térmicas aso-ciadas con los terremotos en Asia, por ejemplo, el terremoto de Zhangbei de 1998 cerca de la GranMuralla China. Este terremoto ocurrió cuando las temperaturas en la región rondaban los -20 °C. Justoantes del terremoto, los sensores termales detectaron variaciones de temperatura de hasta 6 ºC a 9 ºC,según los documentos chinos".

Los satélites equipados con cámaras IR podrían usarse para detectar puntos de temperaturas anormalesdesde el espacio. De hecho, cuando Freund y su colaborador Dimitar Ouzounov del Centro Goddard deVuelos Espaciales (GSFC), examinaron datos de infrarrojo recogidos por el satélite Terra de la NASA, des-cubrieron un calentamiento del terreno en la India occidental, justo antes del potente terremoto deGujarat el 26 de enero de 2001. "La anomalía térmica llegó hasta los +4 °C", dice Freund.

Imagen en infrarrojo de la región circundante a Gujarat, India, el 21 de enero de 2001. Se señalanáreas de anomalías termales que aparecieron días antes del terremoto del 26 de enero. La estrella

marca el epicentro (Modis a bordo del satélite Terra de la NASA)

4455

¿Cuál es la causa de que las rocas bajo presión emitan radiaciones infrarrojas? Nadie está seguro. Elespectro de frecuencias de las emisiones muestra que el calor interno generado por fricción -por ejem-plo, rocas rozándose entre sí- no es el responsable de la radiación.

En un experimento de laboratorio, Freund y colaboradores sometieron bloques de granito rojo a una pre-sión de 1500 toneladas imitando, de alguna manera, lo que pasa kilómetros bajo la superficie de la Tierra.Una cámara sensitiva desarrollada en el JPL y el GSFC vigiló las rocas, y detectó emisiones infrarrojas.Además, se generó un voltaje en la superficie de la roca. Esto conduce a Freund a creer que la causapuede ser eléctrica.

Las rocas ordinarias son aislantes. Sin embargo, sometidas a grandes presiones actúan, a veces, comosemiconductores. Freund cree que, antes de un sismo, pares de cargas positivas llamadas "electronesdesertores" o "agujeros positivos" se separan y emigran a la superficie de las rocas presionadas. Allí secombinan unos con otros y, en el proceso, liberan radiación infrarroja. Los experimentos tienden a prestarcredibilidad a esta explicación; pero -hace notar-, todavía es una teoría nueva que no ha ganado ampliaaceptación en la comunidad científica.

Las corrientes eléctricas en la roca podrían explicar otra curiosa observación: los científicos que lleva-ban a cabo experimentos usando magnetómetros justo antes de un gran sismo, recogían accidental-mente pequeñas y lentas fluctuaciones en el campo magnético de la Tierra. Un ejemplo ocurrió duranteel terremoto de Loma Prieta que destruyó a San Francisco en 1989. Casi dos semanas antes del sismo laslecturas de las señales magnéticas de baja frecuencia (0,01-0,02 Hz) saltaron hasta 20 veces por encimade los niveles normales y el día del terremoto subieron, incluso, a niveles más altos.

La causa de estas señales es desconocida. Complementando la idea de Freund, hay teorías que incluyenel movimiento de aguas profundas, conductoras de iones -dentro de fracturas generadas por la rotura delas rocas-, energía electromagnética liberada por electrones desprendidos de rocas cristalinas como elgranito y un efecto piezo-magnético desencadenado por la presión aplicada a cierto tipo de rocas.

Cuando el granito rojo se somete a presiones extremas, como en este experimento llevado a cabo porFreund y sus colaboradores, su superficie emite radiación infrarroja

4466

Una compañía llamada QuakeFinder espera que estas tenues señales magnéticas (normalmente, infe-riores a una nanotesla) puedan detectarse desde satélites de órbita baja. Los sensores en tierra puedentambién detectar estas fluctuaciones; pero, los satélites en órbitas polares tienen la ventaja de cubrir casila totalidad de la superficie de la Tierra, todos los días.

El 30 de junio de 2003 QuakeFinder lanzó el QuakeSat. Midiendo sólo 10 cm x 10 cm x 30 cm, este satéliteoperará durante un año para determinar hasta qué punto podría detectar señales magnéticas generadaspor actividad tectónica. Los primeros seis meses de la misión se dedicarán a calibrar el satélite y aadquirir los datos de referencia. Más tarde, los operadores en Tierra podrían dedicarse en serio a buscarsismos.

Los dos métodos, mediante rayos infrarrojos o magnetismo para detectar sismos, son controvertidos. Porahora InSAR parece estar en ventaja para la previsión de terremotos. Los tres, sin embargo, ofrecen unaposibilidad tentadora: algún día, el informe meteorológico local podrá pronosticar no sólo las tormentasque se ciernen sobre nosotros, sino también las que se ocultan bajo nuestros pies.

Señales magnéticas de baja frecuencia recogidas durante 31 días alrededor del sismo deLoma Prieta

CCoonnffiiaabbiilliiddaadd ddee llooss mmééttooddooss ddeepprreeddiicccciióónn

Hay varios puntos que deben ser considera-dos para conocer la confiabilidad, tanto delmétodo mismo como de la posible predic-ción. Estos puntos son:

• El número de aciertos logrados (aún,cuando sean a posteriori) en el historialsísmico de la zona.

• El número de fallas del método para elmismo historial. Esto es, las veces que sepresentó sismo significativo, sin que elmétodo lo hubiera detectado.

• El número de falsas alarmas. Se debecuantificar el número de veces que elmétodo emite una advertencia de sismofuturo, sin que éste se presente en ellapso especificado.

EExxppeeccttaattiivvaass aa ffuuttuurroo

A la fecha, las técnicas más promisorias conlas que se puede atacar el problema de "cuán-do", son aquellas en las que se combina eluso de varias y se emplean métodos de obser-vación en detalle, ya que otro problema (quepuede influir rotundamente en los resultadosde los métodos basados en las anomalías pre-cursoras) es el factor de escala, pudiendopresentarse dichas anomalías en zonas muylocales y perdiendo la resolución cuando seconsideran promedios en regiones mayores.

Sin embargo, los avances logrados y elconocimiento adquirido nos permiten aseve-rar que llegará pronto el día en que la posi-bilidad de anticipar la ocurrencia de un

sismo sea una realidad cotidiana.

EEll jjuueeggoo ddee llaass pprroobbaabbiilliiddaaddeess

Supongamos que un precursor de sismos hasido identificado y reconocido. Luego, debeser confirmado y certificado como tal, através de observaciones repetidas durante unperíodo de varias décadas o de varios siglos.Esta dificultad, si bien raras veces es men-cionada, ha sido una de las causas de queproliferaran las argumentaciones estadísticasen sismología. Algunos de estos argumentosson válidos; pero, otros pretenden reem-plazar la observación directa con la meraespeculación.

Los antecedentes científicos e intelectuales dela predicción sísmica no son comparablescon los antecedentes de predicción del tiem-po. Los meteorólogos disponen, actual-mente, de todo un arsenal de equipos demedición: globos-sonda, radio-sonda, radar,satélites meteorológicos, aviones especiales,etc. El interior de la Tierra, en cambio, sigueinaccesible a cualquier medición directa.

Resulta, además, que las incertidumbres en laestructura interna de la Tierra han sidosubestimadas, especialmente en el problemasísmico. Por ejemplo, la profundidad focal deun sismo no puede calcularse, en principio-aunque la Tierra fuera esférica y compuestade capas concéntricas-, porque todas lasmediciones son realizadas en la superficie. Laprecisión de nuestros conocimientos sobre elinterior de la Tierra depende, en forma críti-ca, de los experimentos con explosiones. Latomografía sísmica y otras técnicas similaressuelen ignorar tales limitaciones y tienden a

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perpetuar los errores estructurales de genera-ciones de sismólogos.

De todas formas, existe tecnología que podríautilizarse para controlar el riesgo sísmico; porejemplo:

• AAmmoorrttiigguuaaddoorreess ssííssmmiiccooss. La instalaciónde un amortiguador pasivo de trestoneladas en la azotea de un edificio dequince pisos puede reducir el movimien-to hasta en un 60 %, lo que basta paraque el edificio no se caiga. El principio esel mismo que el de un amortiguador deauto. Un bloque de hormigón corre sobrerieles al interior de recipiente lleno deagua. Al ocurrir un sismo, el bloque sedesplaza dentro del agua, disipandoenergía y reduciendo el movimiento deledificio. Cada amortiguador tieneresortes y puede sintonizarse al períodoexacto de vibración del edificio.

• CCoojjiinneetteess aammoorrttiigguuaaddoorreess. Se usan en loscimientos de los edificios, con el objetode aislarlos de las vibraciones sísmicas.Son bloques de hule que contienen lámi-nas de plomo y son capaces de soportarcargas de varias toneladas. Su efectividadha sido comprobada; especialmente, ensismos vibratorios de alta frecuencia.

¿¿QQuuéé hhaacceerr aannttee uunn ssiissmmoo??

Existen ciertas medidas básicas de seguridadque se pueden adoptar antes, durante ydespués de un sismo, con el fin de reducir losdaños personales y patrimoniales.

AAnntteess ddee uunn ssiissmmoo. Todos los integrantes de

una familia sabrán qué hacer si ocurre unsismo, han practicado antes y han realizadotodos los pasos de un simulacro.

1. Converse en su casa acerca de los sismosy otros posibles desastres, y formule unplan de protección civil. Determine conanticipación cuáles son los lugares másseguros en su hogar. Si tiene niños, prac-tique la forma más rápida de llegar aellos. Los simulacros ayudan a los niñosa saber qué es lo que tienen que hacerdurante un sismo, aún cuando usted noesté con ellos. Hable con sus hijos acercade lo que ellos deben hacer si ocurre unterremoto cuando están en la escuela.

2. Participe y organice programas depreparación para futuros sismos queincluyan simulacros de evacuación.También es importante prepararse paradesalojar una zona dañada por un sismo.Un buen plan ayuda a responder rápida yeficientemente a los riesgos, y facilitaseguir las instrucciones de las autoridades.

• Con su familia, haga un repaso de losplanes de evacuación desde cada unade las habitaciones de su hogar.

• Verifique si existe una forma alternati-va de escape que pueda ser usada encaso de que el plan original no fun-cione. Todos los miembros de la fami-lia deben saber dónde está la escalera,por si llegan a necesitarla.

• Marque, en forma clara, los lugaresdonde pueden encontrar alimentos,agua, el botiquín y el matafuego.

• Determine el lugar en el que toda lafamilia se debe reunir después de unaemergencia.

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• Determine sus prioridades.

• Escriba una lista de prioridades encaso de emergencia, que incluya:

• Artículos importantes que puedenser cargados con las manos.

• Otros artículos, en orden de impor-tancia, para usted y su familia.

• Artículos que pueden ser trans-portados en automóvil, si hay unauto disponible.

• Cosas importantes que hay quehacer si el tiempo lo permite, comocerrar con seguro las puertas y ven-tanas, desconectar la energía eléctri-ca y cerrar el gas.

• Escriba la información importante yconfeccione una lista. Colóquela en unlugar seguro. Incluya:

• Números telefónicos (policía,bomberos, paramédicos y centrosmédicos, compañía de gas y de luz).

• Nombres, direcciones y teléfonos desus seguros, incluyendo el númeroy el tipo de póliza.

• Nombres y teléfonos de vecinos y, sies el caso, del dueño de la casa.

• Año, modelo, número de identifi-cación y patente de su automóvil.

• Información de su banco o institu-ción financiera, números y tipos decuentas.

• Estaciones de radio (o televisión)para escuchar la información deemergencia.

• Reúna y guarde los documentosimportantes en una caja fuerte a prue-ba de incendios:

• Actas de nacimiento.

• Escritura de propiedad (casa, autos,etc.).

• Tarjetas del seguro.

• Pólizas de seguro.

• Testamentos.

• Inventario de los artículos en la casa(de preferencia, una lista y fotos decada habitación y de los artículos devalor).

3. Cumpla las normas de construcción yuso del suelo establecidas.

4. Recurra a técnicos y especialistas para laconstrucción o reparación de su vivien-da; de este modo, tendrá mayor seguri-dad ante un sismo.

5. Ubique y revise, periódicamente, que lasinstalaciones de gas, agua y sistema eléc-trico se encuentren en buen estado. Useaccesorios con conexiones flexibles yaprenda a desconectarlos.

6. Fije a la pared repisas, cuadros, armarios,estantes, espejos y bibliotecas. Evite colo-car objetos pesados en la parte superiorde éstos; además, asegure las lámparas altecho.

7. Tenga a la mano los números telefónicosde emergencia, un botiquín, y, de serposible, una radio portátil y una linternacon pilas.

8. Porte siempre un documento.

DDuurraannttee uunn ssiissmmoo. Puede tomar algunas pre-cauciones que reducirán las posibilidades deresultar lesionado. Porque, es posible que no

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haya luz y que los pasillos, escaleras y salidasqueden bloqueados con muebles caídos,partes del techo y otros escombros. Si estápreparado para estas situaciones, podrá ac-tuar más rápidamente.

SSii ssee eennccuueennttrraa bbaajjoo tteecchhoo (en el hogar, laescuela o el trabajo):

1. Conserve la calma y tranquilice a las per-sonas a su alrededor.

2. Evite evacuar, si la estructura es sólida.

3. Si tiene oportunidad de salir rápida-mente del inmueble hágalo inmediata-mente, pero en orden. Recuerde: Nogrite, no corra, no empuje y diríjase auna zona segura.

4. No utilice los ascensores.

5. Aléjese de bibliotecas, vitrinas, estantes uotros muebles que puedan deslizarse ocaerse, así como de las ventanas, espejosy cualquier mueble grande que puedadesmoronarse o cuyas puertas puedanabrirse bruscamente.

6. En caso de encontrarse lejos de una sali-da, ubíquese debajo de una mesa oescritorio resistente y sólido, que no seade vidrio; cúbrase con ambas manos lacabeza y colóquelas junto a las rodillas.Este lugar puede proporcionarle un espa-cio con aire, si el edificio se derrumba. Sila mesa se desplaza con el movimientodel piso, trate de moverse con ella. Lasparedes internas y los marcos de puertasson los que más resisten los derrumbes y,también, sirven de escudo contra losobjetos que caen durante el terremoto. Sino hay otra protección, vaya a unaesquina interna o bajo el marco de una

puerta, alejado de ventanas y vidrios.

7. No use velas, fósforos ni encendedores; sihay una fuga de gas, podría producir unaexplosión.

8. Una vez terminado el sismo, desaloje elinmueble y recuerde: No grite, no corra,no empuje.

9. Si debe evacuar, hágalo hacia zonasextremas predeterminadas como seguras.

EEnn lluuggaarreess ddoonnddee hhaayy mmuucchhaa ggeennttee:

1. Si se encuentra en un cine, tienda ocualquier lugar muy congestionado y notiene una salida muy próxima, quédeseen su lugar y cúbrase la cabeza conambas manos, colocándolas junto a lasrodillas.

2. Si tiene oportunidad, localice un lugarseguro para protegerse.

3. Si está próximo a una salida, desaloje concalma el inmueble.

EEnn uunn eeddiiffiicciioo aallttoo:

1. Protéjase debajo de una mesa, escritorioresistente, marco de una puerta, junto auna columna o esquina.

2. No se precipite hacia la salida ni utiliceascensores.

EEnn eell aauuttoo:

1. En cuanto pueda, trate de pararse en unlugar abierto y permanezca en elautomóvil; active el freno y encienda laradio para enterarse de la información deemergencia. Aunque es posible que el

5500

auto se mueva mucho, es un buen lugarpara quedarse hasta que acabe el temblor.

2. No se estacione junto a postes, edificios uotros elementos que presenten riesgos, niobstruya las señales de seguridad.

3. Si va en la ruta, maneje hacia algún lugaralejado de puentes o vías elevadas y per-manezca en su vehículo. Si continúamanejando, tenga cuidado, ya que losterremotos pueden abrir el pavimento,derribar postes y cables de electricidad e,incluso, puentes.

4. Si su vida corre peligro, trate de con-seguir un teléfono celular o busque unteléfono público o de emergencia al ladode la ruta.

EEnn llaa ccaallllee:

1. Aléjese de edificios, cornisas, muros,postes, cables, letreros colgantes y otrosobjetos que puedan caerse.

2. De ser posible, diríjase a un área abiertalejos de peligros y quédese ahí hasta quetermine de temblar.

DDeessppuuééss ddee uunn ssiissmmoo. Le recomendamosque:

1. Efectúe con cuidado una completa verifi-cación de los posibles daños en la casa.

2. No haga uso del inmueble, si presentadaños visibles.

3. No encienda fósforos, velas, aparatos dellama o eléctricos, hasta asegurarse deque no haya fuga de gas. Sólo use linter-na.

4. Localice probables cortes de cables deenergía eléctrica o daños en otras redesde suministros básicos.

5. En caso de fugas de agua o gas, repórte-las inmediatamente.

6. Compruebe si hay incendios o peligro deincendio, e infórmelo a los bomberos.

7. Verifique si hay lesionados y, de ser nece-sario, busque ayuda médica. No intentemover a las personas lesionadas o in-conscientes -a menos que estén en peli-gro-, cerca de cables eléctricos, zonasinundadas u otros riesgos graves. Laslesiones internas no siempre son evi-dentes; pero, pueden ser graves o poneren peligro la vida del herido. Si alguienha dejado de respirar, llame a un médicoo busque ayuda de primeros auxilios y,de inmediato, comience a administrarresucitación cardiopulmonar si estáentrenado para hacerlo. Detenga la san-gre de una lesión, aplicando presióndirecta a la herida.

8. Evite pisar o tocar cualquier cable suelto o caído.

9. Limpie inmediatamente líquidos derra-mados como medicinas, materialesinflamables o tóxicos.

10. No coma ni beba nada contenido enrecipientes abiertos que hayan tenidocontacto con vidrios rotos.

11. No use el teléfono, excepto para llamadasde emergencias. Verifique que todos losteléfonos estén colgados (es posible quela sacudida los haya descolgado).Encienda la radio para enterarse de losdaños y recibir información.

12. Esté preparado para futuros sismos, lla-

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mados réplicas. Éstos, generalmente, sonmás leves que la sacudida principal. Pero,pueden ocasionar daños adicionales.

13. No propague rumores.

14. Aléjese de los edificios dañados.

15. Verifique los roperos, estantes y alacenas;ábralos cuidadosamente, ya que lepueden caer los objetos encima.

16. En caso de quedar atrapado, conserve lacalma y trate de comunicarse al exteriorgolpeando con algún objeto.

17. Aléjese de las zonas afectadas. Su presen-cia podría dificultar la labor de rescate yusted mismo podría ponerse en peligro.

18. Coopere con las autoridades. Si lapolicía, los bomberos o los servicios deemergencia están solicitando ayuda vo-luntaria, trate de participar; pero, noentre a las zonas afectadas a menos quelas autoridades le hayan pedido su ayudaen esa zona en particular.

19. Si tiene que abandonar su hogar, coloqueuna nota en el lugar en el que usted y sufamilia acordaron dejar cualquier aviso, eindique a dónde fue. Encierre los ani-males domésticos en el lugar más seguroy asegúrese de dejarles suficiente comiday agua. En general, las mascotas nopueden entrar a los refugios públicos.Llévese los documentos vitales (testa-mentos, pólizas de seguro, etc.), artículosde emergencia y medicinas.

20. El terremoto puede ocurrir cuando losmiembros de la familia no estén juntos;es posible que algunos estén en el traba-jo, otros en casa y otros en la escuela.Determine de antemano el lugar y la hora

a la que se reunirán después de unacatástrofe. Escoja un lugar cercano a suhogar (como la casa de un vecino o de unfamiliar, una escuela, iglesia o centrocomunitario) que sirva de sitio dereunión. Elija un familiar que viva almenos a 150 kilómetros de distancia paraque sirva de contacto entre todos losmiembros de la familia en caso de quealguien no pueda llegar al punto dereunión preestablecido. Este contactopodrá ayudar a los miembros de la fami-lia a reunirse y a decirles si alguienresultó lesionado. Registre el número yténgalo siempre consigo.

Los sismos son fenómenos naturales de per-manente ocurrencia; por lo tanto, siempre sedebe estar preparado. Algunas medidas pre-vias que se deberían tomar, son:

1. La revisión de la estructura de la casa oedificio, para verificar su solidez.

2. La inspección de los sistemas de fijación,estabilización y adosamiento de vidrios,muebles altos, adornos posados y col-gantes.

3. La detección de las zonas de mayorseguridad al interior y exterior inmediatode la vivienda, del lugar de trabajo o delestablecimiento educacional.

4. El claro conocimiento de la ubicación yformas de cierre de las llaves de pasogeneral de gas y agua, y del interruptordel medidor de energía eléctrica.

5. El mantenimiento de un listado actua-lizado de teléfonos de emergencia.

6. El mantenimiento de un botiquín deprimeros auxilios, de un radio-receptor yde una linterna con pilas cargadas.

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CCoonnssttrruucccciioonneess aannttiissííssmmiiccaass

Las situaciones problemáticas planteadas eneste módulo pueden dar lugar al trabajo en elaula de otras temáticas; como, por ejemplo,construcciones sismorresistentes o los dañoscausados por los sismos en las construcciones.

Presentamos algunas consideraciones quepueden servir de inicio para el trabajo en elaula, en el área de Construcciones.

DDaaññooss mmááss ffrreeccuueenntteess ccaauussaaddooss ppoorrllooss ssiissmmooss eenn llaass ccoonnssttrruucccciioonneess

Como detalláramos, la magnitud de un sismono es suficiente para explicar los daños queéste causa. Para ello, se utiliza la escalaMercalli, aunque los daños dependen, enbuena medida, de la capacidad de las cons-trucciones para resistir los movimientos delsuelo originados en el sismo y de las carac-terísticas específicas que presenta el sismo enparticular.

Los sismos más destructivos son aquellos quese suceden cuando, en su desplazamiento,las placas tectónicas se deslizan una respectoa otra, rozando y chocando en sus zonas decontacto, liberando inmensas cantidades deenergía.

Veamos un ejemplo de cómo puede afectarun sismo a una casa pequeña.

Cuando se produce un sismo, el movimientodel suelo a través de las ondas sísmicas, setransmite a la estructura de la edificación através de sus cimientos. La inercia propia dela construcción, debida al gran peso de ésta,se opone al movimiento de la parte superior,

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Una actividad interesante para pro-poner a los alumnos, en el contexto

del diseño del sismógrafo, consiste en laelaboración de un plan de evacuación parapersonas con discapacidad.

GGlloossaarriioo ddee ttéérrmmiinnooss

SSiimmeettrrííaa: Equilibrio, proporción. RRiiggiiddeezz: Solidez, fortaleza. VVaannooss: Espacio sin ladrillos que se dejapara colocar puertas o ventanas. UUnniiffoorrmmiiddaadd: Igualdad, semejanza. HHoorrmmiiggóónn: Mezcla de cemento, árido fino(arena), árido grueso (trituración de gravaso de rocas sanas y durables) y agua.EEssttrruuccttuurraa: Conjunto de elementos, unidosentre sí, de un edificio que soportan, dis-tribuyen y/o transmiten las cargas.HHeetteerrooggeenneeiiddaadd: Variedad, diversidad. MMoonnoollííttiiccoo: Formación de varias cosas co-mo un todo; en este caso, los muros, vigasy techo forman un todo en forma de caja. EEnnrraassee: Última hilada de ladrillos en unavivienda. CCoolliinneeaalleess: Dos cuerpos o componentesque están ubicados en la misma direccióny sobre una misma línea recta. JJuunnttaass: Espacios que quedan entre ladri-llos para ser llenados con mortero. MMoorrtteerroo: Mezcla de cemento, arena y agua. MMaammppoosstteerrííaa: Obra de construcción hechacon mampuestos (ladrillos o bloques deconcreto). CCoolluummnneettaass: Espacios que se dejan paraformar una especie de columna en unapared y que no deben tener menos de200 cm2 de área.

creando fuerzas que actúan sobre la estruc-tura.

A modo de ejemplo, presentamos algunassituaciones críticas durante el desarrollo deun sismo de pequeña magnitud y analizamoscómo es afectada una construcción de unsolo piso.

1. Cuando ocurre un sismo, el suelocomienza a moverse hacia atrás y haciaadelante.

2. Por estar en contacto directo con el suelo,los cimientos y la parte inferior de la casase mueven inmediatamente; sin embar-go, por un momento, el techo permaneceen reposo.

3. Gradualmente, la parte superior de lacasa intenta seguir el movimiento de laparte inferior; pero, ya el suelo se mueve

en la otra dirección, dándole mayorvelocidad al movimiento de la partesuperior.

4. A medida que las ondas golpean las pare-des, diferentes partes de éstas comienzana moverse en direcciones opuestas.

5. Éstas tratarán, primero, de abrirse o sepa-rarse y, luego, van a desplomarse.

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6. El daño causado por el terremotodepende de la masa, la altura, el peso delas paredes y del techo. Cuanto más altassean las paredes, mayor será la velocidady la fuerza de la parte superior y, por lotanto, el daño.

7. El movimiento de la casa durante el terre-moto proviene del movimiento de la base.Si ésta está en suelos duros, se moverá así:

8. Y, si la base está en suelos blandos, semoverá así:

9. Se agrava el efecto del movimiento sísmico.

10. Si el movimiento es paralelo a la direc-ción de los muros de carga, especial-mente éstos y también las paredes trans-versales, se dañarán así:

11. Si el movimiento es paralelo a aquellosmuros que no son de carga, el daño serámayor, y las paredes longitudinalespueden caerse a lo largo de toda la casa yarrastrar con ellas a las transversales.

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12. Si el terremoto golpea la casa en sentidodiagonal, éste empujará las paredes endiferentes direcciones y la casa puedeabrirse por sus esquinas.

Como puede apreciarse en las anteriores grá-ficas, una edificación que no esté preparadapara resistir las fuerzas que la afectan duranteun sismo, puede presentar múltiples dañosque, en algunos casos, lamentablemente,afectan no sólo a la construcción sino tam-bién a sus ocupantes; por esto, se debe tenerespecial cuidado en la prevención de estosdaños, con el fin de evitar tragedias irrepara-bles, especialmente cuando se trata de pérdi-da de vidas humanas.

SSiissmmoorrrreessiisstteenncciiaa

La acción de los sismos en las viviendas tieneun carácter destructor, aunque se puedenrealizar consideraciones de diseño u organi-zar los espacios de forma tal que la edifi-cación sea más resistente a ella.

Es una tecnología que diseña y ejecuta pro-cesos constructivos con elementos estruc-turales, previa aplicación de principios bási-cos -como simplicidad, simetría, resistencia,rigidez y continuidad- que permitan a lasobras resistir los usos y las cargas sísmicas a

que estarán sometidas durante su vida útil y,también, los sismos.

Consideremos la composición geométrica deledificio y sus efectos sobre la sismorresisten-cia.

Durante la etapa de diseño, al determinarcuál ha de ser la forma geométrica general dela edificación, se debe procurar que esté con-formada por volúmenes de formas simples,dispuestos de forma simétrica respecto de losejes longitudinal y transversal de la planta.

El lograr que la simplicidad de las formas y lasimetría de volúmenes sea una característicade la geometría general del edificio, garantizaque los efectos que sobre éste causen losposibles movimientos sísmicos -a los que sepuede ver sometido a lo largo de su vida útil-le ocasionen el mínimo daño.

LLaa ssiimmpplliicciiddaadd. En la siguiente figura se apre-cia un ejemplo de edificación que involucrasimplicidad en su configuración geométrica,con un comportamiento ante el sismo ópti-mo desde este punto de vista, pues ha sidoproyectada como un diseño sencillo quefacilita la distribución equilibrada de losmuros portantes y evita cualquier formairregular de la planta.

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La ssiissmmoorrrreessiisstteenncciiaa es una propiedad o atribu-to del que se dota a una construcción, me-diante la aplicación de técnicas de diseño desu configuración geométrica y la incorporaciónen su constitución física, de componentesestructurales especiales que la capacitan pararesistir las fuerzas que se presentan durante unmovimiento sísmico, lo que se traduce en pro-tección de la vida de los ocupantes y de la inte-gridad del edificio mismo.

Finalmente, se puede afirmar que todo dise-ño arquitectónico es válido, si contempla loselementos estructurales que hacen resistenteuna vivienda.

La fachada debe ser el resultado de la dis-tribución funcional de los muros interiores.

Por otra parte, en la siguiente figura, se apre-cia un diseño en planta que establece unaubicación de las diferentes partes del edificiode tal forma que sus volúmenes se ubican deforma equilibrada respecto de los dos ejesque cruzan la planta.

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EEll ddiisseeññoo. Cumple con los siguientes atribu-tos:

• Calcula y prevé el balance de los murosrespecto de la distribución de vanos.

• Concibe a la edificación como un todo;todos los bloques que la conforman sonsimétricos con respecto a sus ejes.

• Equilibra los muros, localizando susvanos unos frente a otros, para que losdesplazamientos en caso de sismo seanuniformes.

• Evita los bloques largos y angostos conlongitud mayor a 3 veces su ancho.

La forma volumétrica de la construcción másrecomendable es la forma regular; en ésta, talcomo se aprecia en la figura de arriba, el vo-lumen general del edificio se muestra com-pacto, sin irregularidades en su conforma-ción geométrica, sin salientes o protuberan-cias; es decir, muestra una forma regular quelo habilita para resistir los efectos dañinosque un sismo le pudiera causar.

Por otra parte, nnoo ssoonn rreeccoommeennddaabblleess llaass ffoorr--mmaass iirrrreegguullaarreess en la configuración geométri-ca general de un edificio; es decir, edifica-ciones compuestas por volúmenes diferentes

pero ligados unos a otros -que, al ser afecta-dos por el sismo se deforman y reaccionan demanera independiente unos respecto a losotros- no contribuyen al comportamientohomogéneo, deseable y necesario para quelas edificaciones respondan bien ante lasfuerzas irregulares que un sismo transmite ala construcción.

FFoorrmmaass iirrrreegguullaarreess. No son recomendableslas formas asimétricas en volumen; por lotanto, es importante independizarlas pormedio de juntas o separaciones entre los edi-ficios o volúmenes vecinos.

DDiissppoossiicciióónn ddee llooss mmuurrooss. Se debe evitardisponer todos los muros en una mismadirección pues -si bien es cierto que la edifi-cación resultante sería resistente a fuerzas sís-micas que se presenten en la misma direc-ción en que están localizados los muros-resultaría sumamente débil a fuerzas queviniesen en dirección perpendicular a lapared, condición en la cual la construcciónno tendría capacidad para resistirlas.

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No es recomendable por su forma

La sismorresistencia es el resultado de laconstitución física del edificio.

La sismorresistencia de una edificacióndepende, en gran medida, tanto del tipo demateriales y componentes que la consti-tuyen, como de la correcta relación entreellos; es decir, no basta con dotarla de unoscomponentes resistentes, además es nece-sario relacionarlos correctamente entre sípara que toda la construcción se comporte demanera homogénea ante la presencia defuerzas provenientes del sismo.

A continuación, analizamos algunos aspectos

fundamentales para garantizar la sismorre-sistencia, a partir de las condiciones derelación entre los componentes de la edifi-cación.

UUnniiffoorrmmiiddaadd. Es una característica de unaedificación sismorresistente; se logra cuidan-do que los materiales sean homogéneos en laconstitución de componentes que desem-peñan trabajos similares.

Por ejemplo, si los muros de carga son deladrillo, no deben combinarse con otros va-ciados en hormigón o de otro material; si laestructura de soporte es de hormigón arma-

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La disposición recomendable es de murosperpendiculares entre sí

Inestabilidad en la direcciónde la flecha, por falta de muros

en la otra dirección

do, no deben aparecer algunos elementos desoporte en madera, metal o ladrillo; si lacubierta está constituida, principalmente, enmadera, se debe evitar combinarla con ele-mentos metálicos para realizar el papel devigas.

CCoonnttiinnuuiiddaadd. La continuidad de la construc-ción sismorresistente se da en dos sentidos:

a) Todos los ejes de los muros que confor-man los diferentes espacios deben ser,hasta donde sea posible, colineales.

b) Debe conservarse la continuidad entre lasjuntas -horizontalmente- de los elemen-tos de mampostería a las vigas, así comoverticalidad del muro que integrará a lascolumnetas.

HHoommooggeenneeiiddaadd. La heterogeneidad de mate-riales en una construcción facilita el malcomportamiento ante un sismo, por la va-riedad de características y resistencias de losdiferentes materiales.

No debe haber paredes discontinuas, comolos que muestra la figura.

Una pared siempre debe ubicarse o continuarencima de la anterior, así sea encima de lalosa.

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Lo incorrecto: Paredes discontinuasen la vertical

Lo correcto: Paredes continuasen la vertical

SSeennssoorreess

Los sensores o transductores, en general, sondispositivos que transforman una magnitudfísica cualquiera -por ejemplo, la temperatu-ra- en otra cantidad física equivalente -di-gamos, un desplazamiento mecánico-.

Los sensores posibilitan la comunicaciónentre el mundo físico y los sistemas de con-trol, tanto eléctricos como electrónicos, uti-lizándose extensivamente en todo tipo deprocesos industriales y no industriales, parapropósitos de monitoreo, control y proce-samiento.

Los sensores eléctricos, particularmente, sonaquellos cuya salida es una señal eléctrica decorriente o voltaje, codificada en formaanáloga o digital.

TTiippooss ddee sseennssoorreess

Los sensores pueden ser clasificados deacuerdo a distintos criterios, entre ellos:

• tipo de señal de salida que entregan,

• tipo de variable física que detectan,

• método de detección,

• modo de funcionamiento,

• relación entre entrada y salida (funciónde transferencia),

• según el aporte de energía.

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Para la construcción de un sismó-grafo, los estudiantes necesitan

familiarizarse con distintos contenidosespecíficos, tales como sensores yconversores.

PPaassiivvooss oo ggeenneerraaddoorreess

SSeeggúúnn eell aappoorrttee ddee eenneerrggííaa

SSeeggúúnn eell ttiippoo ddee sseeññaall ddee ssaalliiddaa

AAccttiivvooss oo mmoodduullaaddoorreess

SSEENNSSOORREESS

AAnnaallóóggiiccooss

DDiiggiittaalleess

TTooddoo oo nnaaddaa

SSeeggúúnn eell ttiippoo ddee ppaarráámmeettrroo vvaarriiaabbllee

RReessiissttiivvooss

CCaappaacciittiivvooss

IInndduuccttiivvooss

MMaaggnnééttiiccooss

ÓÓppttiiccooss

OOttrrooss ttiippooss

PPoossiicciióónn lliinneeaall oo aanngguullaarr

PPeeqquueeññooss ddeessppllaazzaammiieennttooss oo ddeeffoorrmmaacciioonneess

VVeelloocciiddaadd lliinneeaall oo aanngguullaarr

AAcceelleerraacciióónn oo vviibbrraacciióónn

FFuueerrzzaa

PPrreessiióónn

SSeeggúúnn llaa mmaaggnniittuudd oo vvaarriiaabbllee ffííssiiccaa oo qquuíímmiiccaa aa ddeetteeccttaarr

CCaauuddaall yy fflluujjoo

TTeemmppeerraattuurraa yy hhuummeeddaadd

TTaaccttoo oo ccoonnttaaccttoo

IImmáággeenneess oo vviissiióónn aarrttiiffiicciiaall

NNiivveell ddee llííqquuiiddooss oo ssóólliiddooss ggrraannuullaaddooss

OOttrraass vvaarriiaabblleess ffííssiiccoo--qquuíímmiiccaass

Solamente analizaremos tres criterios.

SSeeggúúnn eell aappoorrttee ddee eenneerrggííaa:: aaccttiivvooss oo ppaassiivvooss.Los sensores que necesitan de una o másfuentes auxiliares de energía para trabajar, sedenominan sensores activos.

Por otra parte, los sensores pasivos son aque-llos que pueden realizar su acción básica detransducción sin la intervención de unafuente de energía auxiliar; las termocuplas otermopares constituyen un ejemplo, ya queproducen una tensión de salida proporcionala la temperatura aplicada.

SSeeggúúnn eell ttiippoo ddee sseeññaall ddee ssaalliiddaa:: aannaallóóggiiccooss yyddiiggiittaalleess. Los sensores analógicos entregan,como salida, una tensión o una corrientecontinuamente variable, dentro del campo demedida especificado.

Los sensores digitales entregan, como salida,una tensión o una corriente variable en formade saltos o pasos discretos de manera codifi-cada; es decir, con su valor representado enalgún formato de pulsos.

SSeeggúúnn llaa vvaarriiaabbllee ffííssiiccaa qquuee ddeetteeccttaann.Consideramos, específicamente, los sensoresópticos

SSeennssoorreess óóppttiiccooss

Son dispositivos que responden a algún tipode radiación óptica, incluyendo luz visible,infrarroja, ultravioleta, etc.

Se utilizan, por ejemplo, para detectarproximidad, movimiento, medir temperatu-ra, velocidad, nivel, etc.

Las ffoottoocceellddaass son dispositivos cuya resisten-cia o tensión de salida varía en respuestaa la cantidad de luz incidente sobre su super-ficie. En el primer caso, se habla de celdasfotoconductoras y, en el segundo, de celdasfotovoltaicas. Estas últimas ofrecen unamejor linealidad que las primeras y son másrápidas, pero requieren una mayor amplifi-cación.

Estos sensores son dispositivos que puedenabrir o cerrar un circuito eléctrico por laacción de un haz de luz y un elemento foto-sensible.

La detección ocurre cuando el haz de luz esinterrumpido por el objeto que está siendosensado.

Estos sensores están constituidos, en general,por dos bloques: un emisor y un receptor.

Como elemento fotosensible, el detectorsuele utilizar un fotodiodo o un fototransis-tor, asociado a un sistema óptico paradetectar el haz de luz enviado por el trans-misor y producir una señal eléctrica equiva-lente, que indica la presencia o ausencia delobjeto.

El emisor y el receptor se colocan enfrenta-

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En nuestro equipo utilizamos sen-sores activos.

En el ssiissmmóóggrraaffoo utilizamos sensoresópticos para detectar el movimiento

de un péndulo y determinar su posición,respecto de su punto de equilibrio.

dos y alineados, de forma tal que la luz delprimero incide directamente sobre el segun-do. La detección se realiza por bloqueo, esdecir, cuando el objeto interrumpe el haz deluz.

Este método, adecuado para objetos notransparentes, provee el más alto nivel deenergía óptica.

Además, estos sensores toleran la contami-nación de los lentes por el polvo, humo,etc.

Se utilizan principalmente para la detecciónde objetos pequeños, en posicionamientosprecisos de piezas y en el control de partes.Su principal ventaja es que el emisor y elreceptor se conectan en forma indepen-diente.

En el caso de los receptores infrarrojos, MRI,la disposición de los pines variará de acuerdoal fabricante y es conveniente consultar lahoja de datos. De todas maneras, en todos loscasos nos encontramos con tres patas: unaque se conecta a Vcc, otra a masa y, por

último, Vout, por la que obtenemos dife-

rentes niveles, si se recibe o no la señal infra-rroja.

SSeeññaalleess aannaallóóggiiccaass yy ddiiggiittaalleess1100

SSeeññaalleess aannaallóóggiiccaass. Son variables eléctricasque evolucionan en el tiempo en formaanáloga a alguna variable física. Éstas puedenpresentarse en la forma de una corriente, unatensión o una carga eléctrica.

Varían en forma continua entre un límiteinferior y uno superior. Cuando éstoscoinciden con los límites que admiteun determinado dispositivo, se dice que laseñal está normalizada. La ventaja de trabajarcon señales normalizadas es que seaprovecha mejor la relación señal/ruido deldispositivo.

SSeeññaalleess ddiiggiittaalleess. Son variables eléctricas condos niveles bien diferenciados que se alter-nan en el tiempo, transmitiendo informaciónsegún un código previamente acordado.Cada nivel eléctrico representa uno de dossímbolos: 00 ó 11.

Los niveles específicos dependen del tipo dedispositivo utilizado. Por ejemplo, si seemplean componentes de la familia lógicaTTL -transistor-transistor-logic- los niveles son0 V y 5 V, aunque cualquier valor por debajode 0,8 V es correctamente interpretado comoun 0 y cualquier valor por encima de 2 V esinterpretado como un 11 (los niveles de salidaestán por debajo de 0,4 V y por encima de2,4 V, respectivamente). En el caso de lafamilia CMOS -complementary metal-oxide-semiconductor-, los valores dependen de laalimentación. Para alimentación de +5 V, losvalores ideales son, también, 0 V y 5 V; pero,

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En el recurso didáctico que pro-ponemos, utilizamos:

• transmisor; consiste en un led de altaluminiscencia, que emite un haz de luzroja y se alimenta con una tensión de5 V.

• receptor; es un fototransistor.

10 Ficha de cátedra de "Electrónica III". Departamento deElectrónica. Universidad Nacional de Mar del Plata-UNMDP-.

se reconoce un 00 hasta 2,25 V y un 11 a par-tir de 2,75 V.

Estos ejemplos muestran uno de los princi-pales atractivos de las señales digitales: sugran inmunidad al ruido.

Las señales digitales descritas tienen la par-ticularidad de tener sólo dos estados y, por lotanto, permiten representar, transmitir oalmacenar información binaria. Para transmi-tir más información se requiere mayor canti-dad de estados, que pueden lograrse combi-nando varias señales en paralelo(simultáneas), cada una de las cuales trans-mite una información binaria.

Si hay n señales binarias, el resultado es quepueden representarse 2 n estados. El conjun-to de n señales constituye una palabra. Otravariante es enviar la información por unalínea única, en forma secuencial. Si se sabecuándo comienza y qué longitud tiene unapalabra, se puede conocer su estado. Elhecho de que una señal digital pueda tener2 n estados, no nos dice nada respecto dequé significa o cómo se interpreta cada esta-do. Como veremos a continuación, estainterpretación depende, realmente, del códi-go utilizado.

Habitualmente, los códigos binarios repre-sentan números (que, a su vez, representanvalores que va asumiendo una variable físicao eléctrica), o bien señales de control, demando o de estado (informando sobre elestado de una operación o proceso). Nosinteresa aquí el primer caso, es decir la re-presentación de números.

Aún así, hay diversas correspondencias posi-

bles, entre ellas:

• Código binario natural.

• Código binario complementario.

• Código decimal binario (BCD).

• Códigos bipolares, entre ellos:

• Código con bit de signo.

• Código binario desplazado -offsetbinary-.

• Código de complemento a 2.

• Códigos complementarios.

CCoonnvveerrssoorreess

La mayor parte de los fenómenos del mundoreal están compuestos por señales analógicaso continuas. A pesar de la gran cantidad deinstrumentación analógica existente, en lamayoría de los casos, ésta presenta serias difi-cultades. Así, la tecnología digital aparececomo una solución.

Las señales digitales pueden ser controladas yprocesadas por circuitos lógicos simpleso por microprocesadores. Las operacionescomplejas se realizan más fácilmenteutilizando circuitos digitales que analógicos.

Cuando un circuito digital requiere procesarinformación del mundo real, debe estar dota-do de dos tipos de interfases:

• uno para convertir la señal analógica adigital,

• otro para convertir la señal digital aanalógica.

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CCoonnvveerrssoorreess ddiiggiittaalleess--aannaallóóggiiccooss((DDAACC))

La técnica de utilizar una escala binaria deresistencias es uno de los métodos másantiguos y simples para convertir dígitosbinarios o bits en una señal analógica.

En el siguiente diagrama se muestra el cir-cuito básico de un DAC de 3 bits. Consta deun sumador análogo con amplificador opera-cional, un registro de almacenamiento y unjuego de interruptores.

El amplificador/sumador posee tantasentradas como bits tiene la palabra binariaque se quiere convertir (en este caso, 3). Elregistro memoriza la señal digital de entrada,y sus salidas comandan la apertura y cierrede los interruptores analógicos. Un 00 aplica-do a la entrada de control de cada interrup-tor lo abre y un 11, lo cierra.

Cuando se almacena en el registro de entradaun 000000 binario, todos los interruptoresanalógicos se abren. En estas condiciones, nohay tensión aplicada a la entrada de lasresistencias del amplificador/sumador. Porconsiguiente, la tensión de salida de éste es 0 V.

Cuando se aplica un 000011, el interruptor S1 secierra. Esto provoca que se apliquen -10 V ala resistencia R1. Puesto que la entrada (-) delamplificador operacional es una tierra virtual,efectivamente hay -10 V sobre esta resisten-cia.

Como resultado, a través de la resistencia derealimentación (Rf =

= 10 K�) circula unacorriente I = 10 V / Rf,

es decir, I = 1mA.Aplicando la Ley deOhm, la tensión en laresistencia Rf debe

ser, por lo tanto, i-gual a 1 V.

Cuando la palabrabinaria de entradacambia a 001100, se abreel interruptor S2 y se

cierra el interruptorS1. Esto causa que

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Diagrama en bloques del tratamiento deseñales utilizando conversores

una corriente de 2,5 mA circule por R2 y Rf.

La tensión a través de Rf es, en este caso,

igual a 2 V.

Y, así, sucesiva-mente, distintaspalabras binariasdarán como resul-tado diferentesvalores de ten-sión.

Este tipo de conversor digital-analógico esmuy sencillo; pero, no resulta práctico parapalabras binarias de más de cuatro bits, yaque la cantidad de resistencias requeridaspara obtener una progresión binaria esenorme.

Para solucionar este inconveniente se utilizauna red de resistencias en escalera -ladder-que, además, usa valores normalizados deresistencias.

DDAACC ddee rreedd RR--22RR

Esta configuración de conversor emplea unared de resistencias en escalera, comúnmenteconocida como red "R-2R".

Si se conectan en paralelo dos resistencias devalor 2 R, debido a que son iguales, cualquiercorriente que circule se dividirá en dos partesiguales. Además, como son iguales, puedenser reemplazadas por una sola resistencia devalor R.

En cambio, en el caso del circuito que semuestra a continuación, las dos resistenciasde valor 2 R de la derecha tienen unaresistencia equivalente de valor igual a R.Esta resistencia equivalente se encuentra enserie con otra resistencia de valor R. Por lotanto, las trayectorias 2 y 3 combinadas pre-sentan una resistencia de R + R = 2 R, entreel punto B y masa.

Así, esta red representa la misma situaciónplanteada inicialmente; esto es, dos resisten-cias a masa, cada una de valor igual a 2 R. Porla razón anterior, cualquier corriente queentre por el nodo de esta red se divide en dospartes iguales y, además, la resistencia quehay entre la entrada y la masa es de valor R.

A continuación se presenta un circuito de unDAC con red R-2R que hace uso del princi-pio explicado anteriormente.

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Relación entre la entrada digital D y la salidaanalógica x de un conversor digital-analógico

Cabe destacar que losvalores de resistenciasde entrada y salida seseleccionan cuidado-samente, para generaruna progresión binaria(16, 8, 4, 2, 1).

Red R-2R

La fuente de tensión de referencia (Vref)

observa una resistencia de valor R conectadaa masa y, por lo tanto, circulará una corrientede entrada Iin = Vref / R.

Esta corriente se divide en dos partes iguales:una que circula por la primera resistencia devalor 2 R y otra que se dirige hacia el interiorde la red. En la siguiente juntura o nodo dela red sucede lo mismo; es decir, la mitad dela corriente se encamina a tierra por laresistencia 2 R y lo que resta se interna másen la red. Como resultado, el conjunto deresistencia 2 R tiene corrientes de valoresiguales a 1/2 Iin, 1/4 Iin, 1/8 Iin, etc.

Cada uno de los interruptores conectadosa la entrada de la red R-2R simula un bitde las entradas digitales al conversor.Cuando el bit es 0, el interruptor correspon-diente lleva la corriente que circula por laresistencia 2 R a masa. Cuando este bit vale1, la enruta a la entrada de suma del amplifi-cador.

Para un conversor de este tipo de 4 bits, lacorriente que entra al punto de suma delamplificador operacional (Iin) puede evaluar-

se analíticamente mediante la siguienteexpresión:

Iin = Iin . (1/2 B3 + 1/4 B2 + + 1/8 B1 + 1/16 B0)

Donde:

• B3, B2, B1 y B0 representan los valores

binarios (00 y 11) de la señal digital deentrada.

• Iin = Vref / R.

La corriente que resulta, para cada palabrabinaria, se multiplica por la resistencia derealimentación Rf y se obtiene la tensión de

salida del conversor.

En un DAC de cuatro bits, el registro dealmacenamiento se utiliza para memorizar lapalabra de digital que se desea convertir y,

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DAC R-2R

además, como excitación de los interruptoreselectrónicos de alta velocidad que conmutanlas corrientes de la red R-2R.

La enorme ventaja de este tipo de conversordigital-analógico reside en que con sólo dosvalores de resistencias (R y 2 R) se organizatodo el proceso de conversión. La simplici-dad del circuito permite construir DAC inte-grados de buena exactitud y bajo costo.

PPaarráámmeettrrooss ddee llooss DDAACC

Existen varios parámetros que deben tenerseen cuenta al seleccionar un conversor parauna aplicación determinada. Entre ellos, losmás importantes son:

• resolución,

• tiempo de estabilización y

• exactitud.

RReessoolluucciióónn. Está dada por el número de nive-les de tensión que este dispositivo es capazde generar. Este parámetro está directamenterelacionado con el número de bits de entrada(n) que conforman la palabra binaria. Elnúmero de niveles que puede generar se cal-cula como 2n. Así, un convertidor de cuatrobits tiene una resolución de 4 y puede gene-rar 16 niveles de tensión a la salida.

TTiieemmppoo ddee eessttaabbiilliizzaacciióónn. Describe el tiemporequerido por la señal analógica para estabi-lizarse, después de que la palabra binariaaparece en la entrada. Generalmente, seespecifica como el tiempo que toma la salidapara estabilizarse dentro de un rango igual al

valor correspondiente a ½ LSB (bit menossignificativo) del cambio en la palabra deentrada.

Por ejemplo, si un DAC de 8 bits tiene unrango entre 0 y 10 V, el valor que corres-ponde al LSB es igual a 10 V/28 = 39 mV. Lamitad de este valor es 19,5 mV. El tiempo deestabilización es el requerido para que la sa-lida alcance 19,5 mV del valor esperado.Típicamente, el tiempo de estabilización esdel orden de 10 �s.

EExxaaccttiittuudd. Se define como la variación desdela mitad hasta 2 veces el valor de un LSB. Porejemplo, para un DAC con una exactitud de± 1 LSB, la tensión analógica de salida puedevariar tanto como el valor equivalente a unbit.

Así, a menor valor de exactitud, la salidaanalógica se reflejará más fielmente a la quese espera.

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Exactitud DAC

CCoonnvveerrssoorreess aannaallóóggiiccooss--ddiiggiittaalleess((AADDCC))

Un ADC convierte una señal analógica enpalabras digitales. Cada palabra digital resul-tante representa el valor del nivel analógicoexistente en el momento de la conversión.

La forma más eficiente para que un circuitodigital pueda "ver" lo que ocurre en elmundo real es a través de la toma de sucesi-vas muestras a lo largo del tiempo. Si un cir-cuito digital se dedica, exclusivamente, atomar muestras de las señales externas, nodeja espacio para otro tipo de operaciones.

Un conversor ADC requiere de un tiempofinito para realizar una conversión. Por ejem-plo, si un ADV hace una conversión de unnivel analógico a una palabra digital en 1 ms,la máxima velocidad con que podrámuestrear es de 1.000 conversiones porsegundo.

Para digitalizar fielmente una señal analógicase requiere que la frecuencia de muestreo seaal menos dos veces la frecuencia de la señalanalógica de entrada. Por ejemplo, si sequiere convertir a señal digital, una analógicade 60 Hz, a una frecuencia de al menos120 Hz. Esta frecuencia de muestreo, igual al

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Consideremos el conversor digital-analógico (DAC) utilizado en nuestro sismógrafo.

Basado en el conversor R-2R, se puede utilizar un amplificador operacional como sumador para obtener, ala salida, tensiones proporcionales a las señales ingresadas por su pata inversora:

Vo = - (R1/ Rf . V1 + R2/ Rf . V2 +………………….+ Rn/ Rf . Vn)

La señal de salida estará invertida 180º con respecto a la entrada, por utilizar la entrada inversora.

Si queremos obtener la salida en fase con la entrada, debemos agregar un amplificador operacionalinversor a la salida.

DDAACC ggeennéérriiccoo

doble de la frecuencia de la señal original, sedenomina frecuencia de Nyquist.

A mayor cantidad de muestras por unidad detiempo, mejor será luego la reconstrucciónde la señal.

La relación entre la frecuencia de entrada, lafrecuencia de muestreo y el tiempo de con-versión es muy importante durante la etapade selección de un conversor A/D para unaaplicación determinada.

Existen varios tipos de ADC y entre ellospodemos mencionar:

• conversor tipo flash,

• conversor de rampa,

• conversor de doble rampa,

• conversor de aproximaciones sucesivas(el nuestro es de este tipo).

CCoonnvveerrssoorr ddee aapprrooxxiimmaacciioonneess ssuucceessiivvaass. Enla siguiente figura se muestra la estructura deun conversor analógico-digital de aproxima-ciones sucesivas; es uno de los más utilizadosen la actualidad, pues permite una conside-rable velocidad de conversión y resoluciónalta, a un bajo costo.

7700

ADC de aproximaciones sucesivas

Al dar una señal de inicio de la conversión, elregistro aplica un 11 en el MSB (bit n) delDAC y 00 en el resto de los bits. La salida delconversor ante dicho código (11000000......00) seubica en la mitad de la escala (Vref / 2).

• Si Vi � Vref / 2, el MSB queda fijado

definitivamente en 11.

• Si, por el contrario, Vi � Vref / 2, el MSB

vuelve a 00.

En el paso siguiente, con independencia delvalor fijado previamente para el MSB (bit n),el bit n - 1 es llevado a 11. Nuevamente, si Visupera el valor que ante ese código (xx110000......00)genera el conversor, el 11 se conserva; delo contrario, vuelve a 00. En el tercer pasose procede de igual manera: se lleva elbit n - 2 a 11 y se compara la entrada con lasalida del conversor ante ese código(xxxx1100......00) y, según el resultado, se conservael 11 o se lo lleva a 00. El proceso continúahasta que se llega al LSB (bit 11). Una vezdecidido el valor de éste, queda concluida la

conversión.

Con este tipo de conversor, el tiempo deconversión es de n ciclos de reloj, en lugar de2 n (o aún mayor) como en los otros casos.Además de la velocidad, resulta importante elhecho de que en k ciclos de reloj (k = n)quedan garantizados los k bits más significa-tivos, lo cual permite utilizar un mismo con-versor con mayor velocidad, si no se requierela máxima resolución.

Es importante observar que, a diferencia delconversor de balance continuo o el flash,en este caso se requiere que la entradase mantenga rigurosamente constante; delo contrario, podrían producirse errores muygroseros. En efecto, una vez que los bitsmás significativos han quedado fijados, yano es posible cambiarlos hasta la próximaconversión, por lo cual el proceso continúabuscando la mejor aproximación quesea posible con los restantes bits. Por estarazón se requiere un sample and hold a laentrada.

7711

Ejemplo del pro-ceso de acer-camiento al valorfinal en un con-versor analógico-digital de aproxi-maciones sucesi-vas de 4 bits. Losdígitos en negritarepresentan losque en cada e-tapa han queda-do estabilizados

Se denomina ttiieemmppoo ddee ccoonnvveerrssiióónn alrequerido por un conversor analógico-digitalpara efectuar una conversión completa.

Por otra parte, la ffrreeccuueenncciiaa ddee ccoonnvveerrssiióónn esla cantidad de conversiones por segundo quees capaz de efectuar un conversor; no nece-sariamente coincide con el recíproco deltiempo de conversión, ya que podría haberalgunas operaciones complementarias queocupan tiempo después de terminada la con-versión propiamente dicha.

PPaarráámmeettrrooss ddee llooss AADDCC

Igual que en el caso de los conversores digi-tal-analógicos, existen algunas especifica-ciones para estos conversores ADC; entreellas:

RReessoolluucciióónn. Es la cantidad de bits que entre-ga a su salida luego de completada la conver-sión. También puede expresarse como el por-centaje o partes por millón (ppm) que repre-senta cada LSB en el rango total de entrada.Por ejemplo, un conversor de 12 bits tieneuna resolución de 1/212 . 100 = 0,0244 % ode 244 ppm.

EErrrroorr ddee ccuuaannttiizzaacciióónn. Es la máximadesviación de un conversor analógico-digitalideal con respecto a una transferencia perfec-tamente lineal, expresada en LSB. El errorpuede ser de ± 0,5 LSB ó + 00 / --11 LSB, segúncuál sea el punto de conmutación. En

algunos casos se procede por truncamiento yen otros por redondeo. La desviación máxi-ma se alcanza apenas antes de conmutar alnivel siguiente.

EErrrroorr ddee ooffffsseett. Es el valor de tensión quedebe aplicarse a la entrada para tener una sa-lida digital nula. Se debe al offset del com-parador y se expresa en mV o en LSB nomi-nales.

EErrrroorr ddee cceerroo. Es la diferencia entre el valorobtenido realmente con entrada 00 y el valorideal (0000...00 ó 1100...00 en el caso bipolar). Seexpresa en LSB. Esta especificación es, en loesencial, equivalente al error de offset.Consideremos, por ejemplo, un conversor de10 bits cuya Vref es 10 V y cuyo error de

offset es 5 mV. Un LSB corresponde a:

El error de cero resulta:

EErrrroorr ddee nnoo lliinneeaalliiddaadd. Es la máxima diferen-cia entre los códigos obtenidos realmente ylos correspondientes a la recta que mejoraproxima al conversor ensayado. Esta defini-ción implica haber eliminado previamente elerror de escala, el de offset y el de cuantifi-cación. En algunos casos, se toma la rectaque pasa por el punto medio de los LSBextremos en lugar de la mejor aproximación.

7722

1 LSB = 10 V / 210

1 LSB = 9,76 mV

Ecero = 5 / 9,76 Ecero = 0,512 LSB

7733

Vamos a proponerle el diseño y la construc-ción de un sismógrafo. Para esto, tomamosdecisiones respecto a:

1. Sensado.2. Interfases.3. Registro de datos.

Tal como hiciera Richter, nos basaremos en lamedición de un solo tipo de ondas.

11.. SSeennssaaddoo

Para el sensado utilizamos un péndulo de 40cm de longitud, que oscila en una soladimensión. Según la magnitud delmovimiento, es la amplitud de la oscilacióndel péndulo. De esta forma, teniendo infor-mación sobre la posición del péndulo,podemos calcular la magnitud del sismo.

Además, tomamos para el máximo de laescala de Richter, un desplazamiento de 30º;es decir, un desplazamiento de 20 cm en sucomponente horizontal.

EEll pprroodduuccttoo

Manual de procedimientos para la construcción yel funcionamiento de un sismógrafo

3. HACIA UNA RESOLUCIÓN TÉCNICA

Decidimos construir un sismógrafo que midaun solo tipo de ondas, porque esto permiteuna mejor comprensión de los procesos quetienen lugar en la medición de un sismo.

Además, esto vuelve más compleja la resolu-ción del problema del sensado del movimien-to, ya que ésta debe adaptarse a los compo-nentes disponibles en el mercado.

Por otra parte, deja espacio para que losestudiantes planteen otras soluciones quepermitan sensar el movimiento en sus tresdimensiones espaciales.

Como al plantear un problema, éste debe sersignificativo para el estudiante y resultarleatractivo, las dificultades se deben dar pro-gresivamente, adaptándose a los recursosmateriales y a las herramientas con que secuenta.

Por supuesto, las posibles soluciones depen-derán del ingenio, de la creatividad de losalumnos y de los conocimientos que vayanintegrando durante el proceso de resolución.

22.. IInntteerrffaasseess

Para poder tratar correctamente la informa-ción, se utilizan dos interfases: un conversordigital-analógico y uno analógico-digital.

Utilizamos el conversor ADC de aproxi-mación sucesiva porque, al trabajar con 8bits, tenemos 256 combinaciones posiblesque, en nuestro caso, son divididas en 21escalones; así, este conversor es el másapropiado para dividir las combinaciones deesa forma, realizando automáticamente laaproximación al valor más cercano.

33.. RReeggiissttrroo ddee ddaattooss

Finalmente, la información es registrada en lacomputadora, utilizando un software espe-cialmente desarrollado para este equipo.

LLooss ccoommppoonneenntteess

Este sismógrafo consta de cinco partes:

7744

En el diseño y en la construc-ción de este equipo inter-vinieron Mariano Barragán,Ariel Núñez y Matías Scuppa,alumnos de la Escuela deEducación Técnica Nº 3 deMar del Plata, provincia deBuenos Aires.

El desarrollo del software fuerealizado por los ingenierosDiego Iñigo y Diego Gentile.

Los diseños y gráficos fueronhechos por Pablo Díaz.

11.. FFuueennttee

PPAARRTTEESS DDEELL SSIISSMMÓÓGGRRAAFFOO

22.. CCaajjaa ccoonn ppéénndduulloo yy sseennssoorreess((ssiissmmóómmeettrroo))

33.. CCoonnvveerrssoorr ddiiggiittaall--aannaallóóggiiccoo ((DDAACC))

44.. CCoonnvveerrssoorr aannaallóóggiiccoo--ddiiggiittaall ((AADDCC))

55.. SSooffttwwaarree ((rreeggiissttrroo ddiiggiittaall eenn llaaccoommppuuttaaddoorraa))

11.. FFuueennttee

Tanto los sensores como los conversoresnecesitan alimentación. Para ello, utilizamosuna fuente de 5 V - 1,5 A, con un reguladorLM 7805, que fija la tensión de salida a 5 Vpara alimentar los sensores, más otra salidavariable con un regulador LM317 ajustada a6,4 V, más otra salida con un LM7812 ajusta-da a 5,6 V.

Los circuitos digitales trabajan con tensióncontinua Vcc = 5 V; los otros dos superan los

5 volt debido al consumo que provocanalgunos componentes (como el LM358 y lasresistencias).

Cabe destacar que la fuente es de 1,5 Aporque alimenta todos los led de altaluminiscencia, los fototransistores y, además,el conversor digital-analógico; el analógico-digital recibe alimentación desde la compu-tadora.

Éste es el circuito utilizado:

22.. SSiissmmóómmeettrroo

Consta de una caja, en la cual se montan elpéndulo, los transmisores (led de altaluminiscencia) y los receptores (fototransis-tores), para sensar la posición del péndulo.

Los receptores están ubicados en escala loga-rítmica. Cada dos receptores se abarca unadécada, de forma tal que, con los 20 recep-tores se barre la escala de Richter completa (0a 12). Además, están conectados a la entradadel conversor digital-analógico (DAC).

Cuando el péndulo estáen equilibrio, no cortaninguna barrera; por lotanto, el DAC recibe un 00.

Cuando ocurre unsismo, el péndulocomienza a oscilar einterfiere la señal de 20barreras ópticas, queestán en continuo fun-cionamiento (desde quese prende la fuente).

Cabe aclarar que sólo

7755

Esquemático del circuito de la fuente

utilizamos una mitad de la oscilación delpéndulo, debido a que el conversor no traba-ja con valores negativos.

33.. CCoonnvveerrssoorr ddiiggiittaall--aannaallóóggiiccoo ((DDAACC))

En la entrada, el conversor está recibiendo 20bits (uno por cada receptor infrarrojo).

Como ya explicáramos, mientras recibe luzdel transmisor, el fototransistor envía 0 V alDAC y éste entrega 0 V a la salida. Cuando elpéndulo interfiere la luz de un receptor, ésteenvía una tensión de 5 V al conversor digital-analógico.

De acuerdo con la posición del receptor, elconversor entrega una tensión proporcional ala salida.

7766

Esquemático del circuito conversordigital-analógico

7777

Utilizamos resistencias de precisión para obtener una salida del DAC más precisa y darle, así, mayorexactitud al conjunto.

RReessiisstteenncciiaass ddee pprreecciissiióónn. Se caracterizan por tener cinco bandas en lugar de cuatro. Las aplicacionesmás comunes de estos componentes son los instrumentos de medición -como es nuestro caso-,máquinas-herramientas y electromedicina, entre otras.

Las bandas se distribuyen de la siguiente manera:

Los valores asignados a cada banda corresponden según la siguiente tabla:

PlataOro

NegroMarrón

RojoNaranjaAmarillo

VerdeAzul

VioletaGris

Blanco

---123456789

--0123456789

--0123456789

0,010,1-0

00000

000000000

0000000000000

--

---

1 %2 %

--

5 %----

CCoolloorr 11 DDííggiittoo 22 DDííggiittoo 33 DDííggiittoo MMuullttiipplliiccaaddoorr TToolleerraanncciiaa

El DAC se conecta a un conversor analógi-co-digital (ADC). Éste utiliza un integrado

ADC0804; tiene una salida de 8 bits y untiempo de conversión de 100 µs.

7788

44.. CCoonnvveerrssoorr aannaallóóggiiccoo--ddiiggiittaall ((AADDCC))

Esquemático del circuito conversoranalógico-digital

Utilizamos este integrado porque sus carac-terísticas le permiten interconectarse conmicroprocesadores, directamente. Así, ingre-samos a la computadora a través del puertoparalelo.

El ADC opera con DC de +5 V y puede digi-talizar tensiones análogas entre 0 y 5 V; se ali-menta a través del puerto paralelo. Para ello,se envía un 11 a los pines 5, 6 y 7, medianteel programa.

La función de este circuito es codificar o con-vertir a digital la señal que recibe del DAC.La tensión de referencia es igual a 5,12 V.Dado que la resolución del ADC0804 es de 8bits, por cada 0,02 V de incremento de ten-sión en las entradas analógicas, la cuentabinaria se incrementa en 11.

El ADC tiene cua-tro salidas; por lotanto, de las cincoentradas del puer-to paralelo, uti-lizamos cuatro.Para ingresar unapalabra de ochobits, debemosmultiplexar losdatos; es decir,dejar pasar losprimeros cuatrobits (MSB) y,luego, los otros cuatro (LSB).

55.. RReeggiissttrroo ddee ddaattooss eenn llaa ccoommppuuttaaddoorraa

Con el objetivo de facilitar el trabajo, en elCD anexo a este material de capacitaciónadjuntamos un programa, especialmente di-

señado para este sismógrafo. En él va a en-contrar un manual de usuario que le presen-ta la operatoria de uso.

7799

¿Por qué multiplexa-mos? Porque, paratener 20 niveles di-ferentes necesita-mos 5 bits (25 = 32combinaciones) ylas cuatro salidasdel ADC no son sufi-cientes. Así, uti-lizamos un multi-plexor 74157LS.

Para activar el conversor necesitamos enviarun pulso de 1 ms, por el pin 3 del puerto para-lelo. Se continúa enviando un tren de pulsosporque, de lo contrario, habría que enviar unpulso para leer cada dato.

Luego, mediante el pin 2, el multiplexor selec-ciona el nibble (4 bits) que se va a leer: si esun 00, selecciona el nibble LSB y si es un 11, elnibble MSB.

Por último, al pulsar Detener en el programa,se debe cortar el tren de pulsos del pin 3. Losdatos ingresan por los pines 10, 12, 13 y 15 delpuerto paralelo.

Diagrama de los pinesdel puerto paralelo

Así, este software recibe, a través del puertoparalelo, la información digitalizada sobre laposición del péndulo. Ésta se incorpora auna tabla que guarda los datos sobre la posi-ción y el tiempo.

El sistema que estamos presentando estádesarrollado para tomar e interpretar las lec-turas que el dispositivo envía a la PC, a travésdel puerto paralelo.

Está destinado, específicamente, para que losprofesores y alumnos que utilicen el sismó-grafo puedan interpretar los movimientosque captura el dispositivo.

Este sistema tiene por objeto obtener las lec-turas de los sensores, interpretarlos y, luego,plasmar estos resultados a través de planillasExcel y gráficos.

Básicamente, permite:

1. Leer los sensores, que son activados porel movimiento.

2. Graficar en base a los datos obtenidos(sensor / tiempo).

3. Setear los diferentes parámetros -tiemposde lectura, tipo de sensores, entre otros-.

LLooss mmaatteerriiaalleess,, hheerrrraammiieennttaassee iinnssttrruummeennttooss

En el sismógrafo que proponemos, uti-lizamos:

Para la fuente:• TR1: 1 transformador de 220 V / 10 V - 1,5 A.

• C2: 1 capacitor cerámico de 10 µF.

• C3: 1 capacitor 4700 µF.

• D1, D2, D3 y D4: 1 puente de diodos.

• IC1: 1 circuito integrado LM 7805.

• IC2: 1 circuito integrado LM 317.

• IC3: 1 circuito integrado LM 7812.

• 1 Preset de 4K7.

• 1 Preset de 1k�.

• 1 potenciómetro de 10 K�.

• 1 led.

• 1 fusible.

• 3 disipadores para los circuitos integrados.

Para el sismómetro:• 1 placa de fibrofácil de 9 mm de espesor.

• 2 rectángulos de acrílico negro de 23 cmx 15 cm y 2 mm de espesor.

• 1 eje de acero �: 2 mm.

• 2 bujes de bronce.

• 1 varilla de 30 cm de longitud.

• 1 masa de plomo (del tipo plomada depesca).

• 20 foto transmisores (led) de altaluminiscencia.

• 20 fotorreceptores (fototransistores).

• 20 resistencias de 330 �.

8800

El manual incluido en el CD va a ayudarlo acomprender los aspectos más relevantesdel sistema, explicándole los pasos aseguir y su funcionalidad.

Así, intentamos proporcionarle la informa-ción básica y necesaria para la operatoriadel programa, y para responder a lasdudas más frecuentes.

• Cable bifilar.

Para el DAC:• 1 circuito integrado LM 358.

• Resistencias de alta precisión (todas de¼ watt):

• 1 K�: R1, R2, R10, R20, R21, R25, R38,

R39, R40.

• 47 �: R3, R7, R9.

• 1K2: R4, R6, R8, R16.

• 15 K�: R5.

• 330 �: R11.

• 1K8: R12, R18, R30.

• 6K8: R13.

• 1K5: R14, R24.

• 33 �: R15.

• 470 �: R17.

• 18 �: R19.

• 22 �: R22.

• 2K2: R23, R29.

• 22 K�: R26.

• 3K3: R27, R28, R33, R34.

• 10 K�: R31, R32, R35, R36, R37.

Para el ADC:• IC1: 1 circuito integrado 74157LS.

• IC2: 1 circuito integrado ADC 0804.

• C1: 1 capacitor de 150 pF.

• R1: 1 resistencia de 10 K�.

• D1, D2, D3: 3 diodos N60.

• 1 ficha DB25.

Para el amplificador y fijador del nivel decontinua:

• 20 transistores BC548.

• 20 diodos 1N4001.

• 20 resistencias de 10 K�.

• 20 resistencias de 100 �.

Otros insumos:• 1 plaqueta doble faz de 32 mm x 36 mm.

• 1 plaqueta de 50 mm x 50 mm.

• 1 plaqueta de 45 mm x 105 mm.

• 2 gabinetes.

• 1 portaled.

• 1 portafusible.

• Tiraspostes (80).

• 2 m de cable plano de 25 hilos.

• Cable bipolar.

• 1 enchufe.

• 1 m de termocontraible.

• 1 frasco de percloruro férrico.

• Estaño.

• Masilla de dos componentes.

• Cemento de contacto.

• Cianocrilato.

• 8 tornillos de 1".

Para el oscilador (en caso de ser necesario):• IC1: 1 circuito integrado 555.

• TR: 1 transistor 2N2222.

• C1: 1 capacitor electrolítico de 1 µF

• C2: 1 capacitor cerámico de 10 nF.

• R1: 10 � - ½ watt.

• R2: 10 K�.

• Ra: 100 �.

• Rb: 100 �.

8811

• Rc: 47 �.

• Rd: 47 �.

Vamos a necesitar estos instrumentos y he-rramientas:

• Sierra.

• Caladora.

• Agujereadora.

• Soldador.

• Desoldador eléctrico.

• Fibrón indeleble.

• Pinzas.

• Alicates.

• Cutter o trincheta.

• Destornillador.

• Lima.

• Virulana.

• Téster.

• Osciloscopio.

LLaa ccoonnssttrruucccciióónn yy eell aarrmmaaddoo

El proceso de construcción y armado constade 4 etapas, más el registro de datos en lacomputadora:

1. Fuente (alimentación).

2. Caja con péndulo y sensores (sensado).

3. Conversor digital-analógico, DAC (inter-fase).

4. Conversor analógico-digital, ADC (inter-fase).

5. Registro de datos (computadora).

11.. FFuueennttee

Como ya adelantáramos, la fuente de ali-mentación proviene de una fuente reguladade 220 alterna a 5 V de tensión continua y1,5 A, que excede el consumo previsto.

Existen fuentes comerciales; pero también resul-ta interesante su diseño y construcción, paraque los estudiantes puedan realizarla y tener, así,nuevas oportunidades de aprendizaje.

Esta fuente consta de un transformador detensión, un puente de diodos y un capacitorde filtrado, que dan una tensión continua noregulada. Además, utilizamos un circuitointegrado LM 7805 que regula la tensión desalida a 5 V, un LM317 que regula la tensiónde 1,2 a 14 volt y un regulador LM7812 queregula la tensión a 12 volt.

8822

Es conveniente recordar a los estudiantesciertas precauciones, durante el trabajocon circuitos digitales. Por ejemplo:

• Nunca se debe sobrepasar la tensiónde alimentación de los rangos indica-dos.

• Nunca se deben superar los nivelesTTL (0 a 5 V) en las entradas TTL.

• Es necesario tener especial cuidado alconectar la alimentación al módulo.Una alimentación inversa lo dañará.

• Para conectar o desconectar la inter-fase con el puerto paralelo de la PC,ambos equipos (interfase y PC) debenestar apagados; de lo contrario,alguno de los elementos puede resul-tar dañado.

A continuación, se dibuja el circuito impresoen papel con un fibrón indeleble y, después,se traslada a la plaqueta.

Luego, se coloca la plaqueta en el percloruroférrico, durante el tiempo necesario para queel circuito quede perfectamente definido.

8833

Placa fuente; lado soldadura

La placa es un circuito simple faz. Se presenta el diagrama del circuito:

Utilizando como referencia los centros indica-dos, realizamos los agujeros correspondientescon una mecha de 1 mm de diámetro.

A continuación, se colocan y se sueldanlos componentes, como se indica en el dia-grama:

Se debe tener cuidado con la conexión delcapacitor electrolítico, ya que éste es polarizado.

Por otra parte, hay que tener en cuenta laconexión de pines tanto del circuito integra-do como del puente de diodos.

Contamos con un fusible de protección, para

salvaguardar el sistema. También se colocandisipadores a los circuitos integrados.

Una vez completada la soldadura de los com-ponentes en la plaqueta, se procede a probarla fuente:

•Se mide latensión desalida con unvo l t íme t ro ;la tensión de-be ser de 5 V.

•En caso de nof u n c i o n a rcorrectamen-te, se apagade inmediatoy se revisa elcircuito.

Para finalizar, se realiza el montaje de todoslos componentes de la fuente en el gabinete:

8844

Esquema de la placa de la fuente

Conexión de pines del circuito integrado LM 7805

• plaqueta,

• transformador,

• portafusible yfusible,

• interruptor,

• portaled, led y

• enchufe.

Primero, se prepara la caja sobre la que semontarán el péndulo y los sensores. Se cor-tan 6 rectángulos de fibrofácil de las si-guientes medidas:

• 2 de 45 cm x 45 cm.

• 4 de 45 cm x 15 cm

Así, se arma una caja de 45 cm x 45 cm x 15 cm.Las medidas han sido calculadas para la

longitud del péndulo determinado paraeste equipo (l = 40 cm), pudiendo variar-se.

Se deja una de las caras cuadradas (45 cm x45 cm) sin colocar, para poder trabajarcómodamente en el montaje de los trans-misores y receptores. Ésta se fijará al final,cuando el equipo esté funcionando, utilizan-do tornillos de 1".

8855

Fuente de alimentación terminada

22.. CCaajjaa ccoonn ppéénndduulloo yy sseennssoorreess

A continuación, se colocan el péndulo y su eje.

Para ello, se fija con un tornillo -a la carasuperior de la caja- un cubo de madera de2 cm x 2 cm. Previamente, se corta un surco,centrado, de 10 mm de espesor.

Luego, se realizan dos agujeros del diámetrode los bujes. Éstos se fijan al cubo de maderacon cianocrilato o cemento de contacto.

Por otra parte, una varilla de madera(Ø: 9 mm) se fija al eje, con masilla de dos com-ponentes. Una vez que la masilla está seca, se fijael conjunto al cubo de sostén del péndulo.

En caso de que quedaran excesos de masilla,se quitan con una trincheta o con una lija fina.

Este montaje asegura que el péndulo oscileen una sola dimensión, evitando que tengadesplazamientos laterales indeseados.

En el otro extremo de la varilla, se atornilla ose pega una plomada. Su tamaño puede va-riar, dependiendo de la disponibilidad demateriales, aunque, preferiblemente, debetener poco espesor.

8866

Eje y pernos para fijarlo

Así, se completa la primera parte de esta etapa.

A continuación, se instalan los transmisores ylos receptores.

Se presentan losreceptores. Se co-locan y se dis-tribuyen en la mi-tad de la caja, deforma tal que lasventanas quedenequidistantes entreellas. El primerreceptor se coloca a continuación del eje delpéndulo. Es decir que, en estado de reposo,el péndulo no corta ningún sensor.

8877

Es mejor colocar los transmisores y receptores a poca distancia del péndulo, para evitar que el haz de luzque emiten los led se disperse y llegue con su máxima potencia a los receptores. Además, para asegu-rar que no haya dispersión, se colocan a los led trozos de 1 cm de sorbete a los que se les podría agre-gar, si es necesario, una cubierta de papel aluminio o termocontraible de 3 mm de diámetro.

Fototransmisor

Fotoreceptor

Si se utilizaran led infrarrojos, recomendamos que, para probar su funcionamiento, se utilice una máquinafotográfica digital. Al hacer esto, en su display se distingue una luz blanca por cada led encendido.

Otra recomendación es que la plomada tenga poco espesor, de manera tal que corte la emisión de un ledpor vez.

La distancia a lacual se colocan losreceptores dependedel tipo disponibleen el mercado.

Al rectángulo de acrílico se le realizan loscortes necesarios, para que los receptores"sigan" la trayectoria del péndulo.

Una vez que los receptores están en su posi-ción final, se pegan a su base con cemento decontacto. Luego, se atornilla el conjunto a lacaja, con dos tornillos de 1".

Para finalizar, se les coloca 1 cm de termo-contraible para encausar el haz recibido delos led transmisores.

Se realiza un procedimiento similar con lostransmisores. Éstos se presentan de modo talque queden bien enfrentados con los recep-tores. Se corta el sobrantesuperior del rectángulode acrílico.

Se marcan los centrosy se realizan los agujeros(con una mecha de5 mm), por dondepasarán los transmisores.A continuación, se colo-can y se fijan a presión,adhiriéndolos con cia-nocrilato.

Para poder fijar este conjunto a la caja, sepega un rectángulo de acrílico, a 90º. Se rea-lizan dos agujeros y se fija con tornillos de 1",lo más cerca posible a los receptores, perodejando espacio para el paso del péndulo.

También es conveniente colocarles 1 cm determocontraible a los led transmisores.

Debemos tener cuidado que los receptores ytransmisores queden bien enfrentados.

8888

Para finalizar el montaje del sismómetro, secablean los receptores y los transmisores:

• Se conectan todos los ánodos de lostransmisores a un mismo punto.

• Se suelda una resistencia de 330 �, enserie a cada led transmisor, para limitar lacorriente.

• Se conectan los transmisores entre sí, enparalelo,

• se conecta la alimentación de todos losreceptores entre sí y

• se conecta la salida de cada receptor acada entrada del amplificador-nivelador.

Así, queda listo el sismómetro, para serconectado al DAC.

33.. CCoonnvveerrssoorr ddiiggiittaall--aannaallóóggiiccoo ((DDAACC))

Planteamos el diagrama del circuito. A conti-nuación, se dibuja el circuito impreso enpapel y, después, se traslada a la plaqueta.

8899

Placa del conversor digital-analógico; lado soldadura

Luego, ésta se coloca en el percloruro férrico,durante el tiempo necesario para que el cir-cuito quede perfectamente definido.

Utilizando como referencia los centros indi-cados, realizamos los agujeros correspon-dientes, utilizando una mecha de 1 mm dediámetro.

A continuación, se colocan y se sueldan loscomponentes, como se indica en el diagrama.

Cabe recordar que utilizamos resistencias dealta precisión.

Por otra parte, tenemos en cuenta la co-nexión de los pines del circuito integrado yaque, si se coloca al revés, es muy probableque se dañe.

Por un lado, se sueldan los tirapostes a la pla-queta y, por otro, al cable plano de 25 hilos.

Así, se completa esta interfase.

Probamos el funcionamiento del DAC, de lasiguiente manera:

• Se conectan Vcc y masa.

• Se alimenta cada entrada con 5 V y semide la tensión a la salida.

Si el conversor funciona correctamente, en lasalida debe haber una diferencia de 250 mVentre cada entrada consecutiva.

44.. CCoonnvveerrssoorr aannaallóóggiiccoo--ddiiggiittaall ((AADDCC))

Planteamos el diagrama del circuito con laforma de la ficha DB25. A continuación, sedibuja el circuito impreso en papel y,después, se traslada a la plaqueta.

9900

Conexión de pines del circuitointegrado LM 358

Cabe recordar que tenemos diez décadasy dos receptores por década, lo que haceun total de 20 salidas del sismómetro.

Dado que el DAC funciona en un rango de0 a 5 V, si dividimos los 5 V entre 20, estonos da la diferencia de 250 mV por cadaentrada consecutiva.

Utilizando como referencia los cen-tros indicados, realizamos los agu-jeros correspondientes, con unamecha de 1 mm de diámetro.

A continuación, se colocan y se suel-dan los componentes, como se indi-ca en el siguiente diagrama.

Por otra parte, tenemos en cuenta lapolaridad en la conexión de los diodos;también, la conexión de los circuitosintegrados, ya que si se colocan alrevés, es muy probable que se dañen.

9911

Placa conversor analógico-digital; lado soldadura

Esquema de la placa del conversor analógico-digital

Conexión de pinesdel circuito inte-grado 74157LS

Conexión de pinesdel circuito inte-grado ADC 0804

Conexión depines

del puertoparalelo

Luego, ésta se coloca en el percloruro férrico, duranteel tiempo necesario para que el circuito quede perfec-tamente definido.

Se completa esta interfase, colocándola en unaficha DB25 para que sea más cómoda su co-nexión al puerto paralelo de la computadora.

Para saber si llega información al puerto, sepueden conectar a 5 V las patas 20 del ADC0804 y 16 del 74157LS; se lee si en las patas10, 12, 13 y 15 hay datos de salida.

55.. SSooffttwwaarree ((ppaarraa eell rreeggiissttrroo ddiiggiittaall eenn llaaccoommppuuttaaddoorraa))

En el CD se adjunta el software desarrolladopara el registro de los datos11 .

Una vez instalado en la computadora delaula, va a encontrarse con:

PPaannttaallllaa ddee iinnggrreessoo. En la pantalla va a ver:

El sistema está organizado de la siguientemanera:

• En la parte superior izquierda, seencuentran los parámetros a especificarpara realizar las lecturas.

• En la parte central, se visualizan losresultados de las lecturas obtenidas por elsistema.

• En la parte inferior, sobre la base de lalectura realizada, se muestra la gráficacorrespondiente.

• En la parte superior derecha, existenalgunas funciones adicionales como"Guardar", "Salir" y "Previsualización grá-fica".

FFuunncciioonneess ddiissppoonniibblleess:•Testear. Esta

función es u-tilizada paracalibrar laslecturas delos sensores.

•Iniciar. Inicialas lecturas enel puerto pa-ralelo que sonenviadas porel dispositivo;éstas se alma-cenan.

•Parar. Detienelas lecturas delpuerto para-lelo y muestralos resultadosobtenidos, a

través de la tabla y la gráfica.

9922

11 El desarrollo fue realizado por los ingenieros Diego Iñigoy Diego Gentile. wwwwww..ssooffttwwaarreeddeellcceennttrroo..ccoomm..aarr

Es muy importante aclarar que, seteando elpuerto, también se podrían utilizar otrospuertos -como el serial-,en caso que el dispositivoesté adaptado para esto.

CCaalliibbrraacciióónn ddee sseennssoorreess.La función "Testear" esmuy importante; a travésde ella se realiza la cali-bración de los sensores,dado que éstos puedenvariar por razones de ten-sión, por cambios en elADC y por otros proble-mas de lectura.

Asimismo, sirve paraespecificar cuáles son lossensores que desean leersey en qué orden.

La calibración de los sen-sores se realiza una solavez, al ingresar al sistema.Para ello, al pulsar el

botón "Testear", se muestra la siguientepantalla:

9933

Seteo del puerto de lectura y escritu-ra (paralelo)

Intervalo de tiempo en el cual realizalas lecturas al puerto paralelo

Botón de confirmación de losparámetros, puerto e intervalo

Para calibrar un sensor, se debe seguir lossiguientes pasos:

• Presionar el botón "Agregar sensor".

• En el sismógrafo, tomar el péndulo ydejarlo fijo en el sensor que se desea ca-librar.

• Presionar el botón "Iniciar testeo", paracomenzar la lectura.

• Luego, presionar "Parar testeo", cuandoaparezca el valor de lectura del sensordeseado.

• Por último, indicar la posición del sensorque se está calibrando, en la tabla.

Se realiza esta operación con todos los sensores.

Una vez concluida la calibración de todos lossensores, se presiona el botón Volver para ira la pantalla principal.

SSaalliirr ddeell ssiisstteemmaa. El sistema provee unaopción para salir del sistema, presionando elbotón "Salir", en la pantalla principal.

TTaabbllaa ddee rreessuullttaaddooss. Cuando, presionando elbotón "Iniciar", se inicia la lectura de sen-sores, el sismógrafo envía la señal al puertoparalelo, y la aplicación interpreta esta señaly muestra en la tabla de resultados el sensorque fue leído. Indica el tiempo en el cual seleyó y su magnitud. Esto se realiza tomandoen cuenta el intervalo de lectura que se seteó.

De esta manera, durante esos intervalos secaptura el sensor que es activado dentro delsismógrafo.

Esta información, se muestra en la siguientetabla de la aplicación:

RReessuullttaaddooss. Una vez concluida la lecturadeseada y de presionar el botón "Parar", losresultados pueden ser plasmados en planillasExcel o ser impreso el gráfico correspondiente.

PPllaanniillllaass EExxcceell. Una de las funcionalidadesdel sistema es la de exportar los datos de lec-tura a una planilla Excel. De esta manera, losdatos pueden ser trabajados con otras aplica-ciones, y se pueden realizar análisis de dife-rentes tipos (gráficos, comparación, totales,etc.).

9944

Recuerde que esta operación se realiza paraobtener una mejor lectura de los sensores y noperder información.

Además, de esta manera el sistema se inde-pendiza del dispositivo electrónico (ADC, DAC,sensores).

Limpia los valores de la tabla de resultados

GGrrááffiiccooss. Otra funcionalidad importante es lavisualización gráfica de los datos, la que sepuede ver en el área de registro, presionandoel botón "Gráfica".

También, se puede tener un reporte gráficopara imprimir, presionando el botón"Previsualizar / Imprimir gráfico".

LLaa ppuueessttaa eenn mmaarrcchhaa,, eelleennssaayyoo yy eell ccoonnttrrooll

Una vez que se cuenta con todas las partesdel sismógrafo, se procede a la conexión delequipo.

La fuente se conecta al DAC, y a la ali-mentación de los transmisores y receptores.

9955

Esta funcionalidad se realiza presionando el botón

Reporte gráfico

Área de gráfico

La salida del DAC se conecta a la entrada delADC y éste se conecta a la computadora, através del puerto paralelo.

La salida de los transmisores se conecta alDAC, de la siguiente manera:

• El primer receptor -el más cercano alpunto de equilibrio del péndulo- seconecta a la primera entrada del DAC.

• El segundo, a la segunda entrada.

• Y, así, sucesivamente, hasta que se conec-ta el receptor ubicado contra la pared la-teral de la caja, a la entrada 20 del DAC.

Una vez que está todo conectado, abrimos laaplicación. Se hace doble clic en "Inicio", seda alimentación al sistema y se saca al pén-dulo del equilibrio.

Se verá en la computadora que el sector de latabla se comienza a completar con valoresque indican la posición del péndulo, cada1 ms.

Para realizar el sismograma, el programaofrece dos opciones:

• Se exportan los datos de la tabla, hacien-do doble clic en "Generación de reportes/ generar archivo excel" y, automática-mente, los datos son guardados en for-mato .xls, pudiendo gestionarse los re-gistros en las formas con que esta apli-cación cuenta.

• Se puede visualizar el gráfico, haciendodoble clic en "Generación de reportes /Previsualizar / Imprimir". Se abre unaventana con el sismograma que, también,puede imprimirse.

Puede suceder que los receptores noentreguen 5 V a la salida; por esta razón, elconversor digital-analógico no funcionarácorrectamente. Para solucionar este proble-ma se debe colocar una etapa amplificadora-niveladora entre la salida de los receptores yla entrada del DAC.

LLaa ssuuppeerraacciióónn ddee ddiiffiiccuullttaaddeess

Como ya adelantáramos, los receptores noentregan 5 V a la salida, como indica su hojade datos.

9966

Esto hace queel conversord i g i t a l - a n a -lógico pierdaexactitud y nofuncione comose espera.

Para superaresta dificultad,se incluyó unaetapa interme-dia: un ampli-ficador nivela-dor.

Éste aseguraque, cuando elpéndulo corteel haz emitidopor los led, elDAC reciba 5 Vy, cuando elhaz no es in-terferido, lelleguen 0 V.

Éste es el circuitoutilizado para elsismógrafo.

9977

Esquemático delcircuito del

amplificadornivelador

9988

Esquema de la placaamplificador nivelador Amplificador

niveladorconectado entre

la etapa de recep-ción y el DAC

Placaamplificador

nivelador; ladosoldadura

El recurso didáctico SSiissmmóóggrraaffoo promueve eltrabajo interdisciplinario, ya que el desarrollode un proyecto de estas característicasrequiere conocimientos de distintas áreas.

Múltiples asignaturas pueden hacer uso deeste recurso didáctico, más allá del espaciode ciencias y de tecnología. Por ejemplo:

CCiieenncciiaass SSoocciiaalleess. El sismógrafo surge comorespuesta a una necesidad de la sociedad.Implica que los alumnos analicen distintostemas, como placas tectónicas, sismos, cómose producen, cómo se miden, ondas sísmicas,etc., para entender las transformaciones enestos conocimientos y cómo puede el sismó-grafo ayudar a mejorar la vida de los ciu-dadanos.

MMaatteemmááttiiccaa. El abordaje desde este espaciocurricular es particularmente relevante, yaque el trabajo implica el uso de fórmulas, elconocimiento de logaritmos, notación cientí-fica, generación de gráficos, los cuales debenser analizados e interpretados a partir de losparámetros establecidos y de las distintasescalas planteadas.

Por otra parte, las medidas de las piezas, suadecuado trazado y cortado forman parte delos conocimientos que nos acerca laMatemática.

TTeeccnnoollooggííaa. Este recurso implica, fundamen-talmente, un proyecto de diseño y construc-ción, elementos claves del área de

Tecnología.

A pesar de que este equipo está orientadohacia electrónica, la construcción de un sis-mógrafo posibilita la implementación devariadas técnicas de construcción y amplituden el uso de distintos elementos y materiales.Por lo tanto, el recurso puede ser utilizadopara otras áreas específicas, tales comoelectromecánica, construcciones, informáti-ca, etc.

EElleeccttrróónniiccaa. El diseño y la construcción dealgunas partes del sismógrafo requierenconocimientos específicos de esta especiali-dad, tales como conversores analógicos-digi-tales, filtros, etc. Por lo tanto, este recurso esespecialmente adecuado para su uso en asig-naturas de electrónica. Por ejemplo:

• En el área tecnología de control, paraestudiar sensado y barreras infrarrojas.

• En el área de sistemas digitales, para inves-tigar sobre conversores, ADC y DAC.

• En el área de medios de comunicación ycontrol, para establecer la comunicaciónentre un sistema real y la PC.

TTeeccnnoollooggííaa ddee llooss mmaatteerriiaalleess. Este espaciocurricular tiene gran injerencia en la determi-nación de los materiales a utilizar, incluyen-do el estudio de sus propiedades, como asítambién lo concerniente al análisis y a laselección de los materiales que conformaránlas partes del sismógrafo.

9999

4. EL RECURSO DIDÁCTICO EN EL AULA

CCiieenncciiaa. Las ciencias, especialmente la Física,juegan un rol muy importante en la com-prensión de los procesos que tienen lugar enla sismología. Energía, fuerzas de compren-sión, esfuerzos, ondas, su propagación, sonalgunos de los conceptos físicos en los que sefundamenta la descripción de un sismo y, asu vez, son necesarios para la mejor com-prensión de cómo medirlos.

IInnffoorrmmááttiiccaa. En general las computadoras sonuna herramienta valiosa para el procesamien-to y análisis de datos, provenientes de varia-dos dispositivos de medición; por esto, lainformática es una parte fundamental en eldesarrollo del sismógrafo, para procesar,graficar las señales detectadas e interpretarlas.

LLeenngguuaa. Proporciona técnicas de comuni-cación para el registro del proceso, resultan-do esto fundamental para el buen desarrollodel proyecto tecnológico y para la pre-sentación de los resultados obtenidos.Asimismo, al trabajar en equipo, es funda-mental para el alumno el intercambio deideas, opiniones y experiencias.

Desde los distintos espacios curriculares, sevan desarrollando los contenidos involucra-dos en este proyecto tecnológico. Así, el pro-ceso es un aspecto más a tener en cuenta enla implementación de este recurso en el aula.

En este proceso, es posible identificar distin-tas fases de trabajo:

110000

1. Conocer

2. Diseñar

3. Planificar

4. Construir

5. Evaluar

Investigar qué son los sismos, sus características, cómo se producen, cómo se miden.Aprender sobre placas tectónicas, ondas sísmicas, tipos de sismógrafos, sismogramas.Investigar sobre distintos tipos de sensores, conversores y amplificadores.Investigar sobre escalas, precisión y formas de calibración.Aprender sobre interfases y programas para graficar.Realizar bocetos, planos del sistema de detección de las ondas.Realizar cálculos.Determinar qué sensores serán utilizados.Diseñar circuitos.Estimar la precisión.Distribuir las tareas en el grupo. Obtener los materiales, componentes y herramientas necesarios. Establecer un plan lógico de trabajo.Llevar un cuaderno de anotaciones. Registrar los aportes de cada miembro del grupo.Montar los sensores. Construir el sistema de detección.Construir y poner en funcionamiento los circuitos electrónicos correspondientes.Desarrollar un programa (o, en su defecto, adaptar uno existente) para graficar la señal obtenida.Monitorear:

• funcionamiento del sismógrafo,• fuentes consultadas, ideas aportadas, análisis realizado,• dificultades y soluciones,• cambios introducidos y soluciones aportadas para mejorar el equipo,• utilización de las herramientas,• funcionamiento del grupo,• toma de decisiones,• síntesis final sobre el conjunto del proyecto,• actitudes cooperativas, originalidad,• comunicación del proyecto.

FFaassee PPaassooss aa sseegguuiirr

De igual manera, un proyecto de estas carac-terísticas tiene la particularidad de integrartanto contenidos conceptuales, como pro-cedimentales y actitudinales, permitiendo eldesarrollo de competencias referentes a labúsqueda de información, a la organización,al diseño, al ensayo de soluciones y alternati-vas, a la creatividad, que se integran en la re-solución de un problema tecnológico.

Entre los procedimentales podemos men-cionar:

• habilidades necesarias para utilizar lasherramientas y máquinas adecuadas parael trabajo a realizar,

• uso correcto de instrumentos demedición,

• utilización de herramientas de repre-sentación (por ejemplo, el dibujo técni-co) en la etapa de diseño,

• análisis de los datos pertinentes para laresolución de los problemas planteados,

• análisis crítico para la toma de decisionesrespecto de los materiales a utilizar.

Entre los contenidos actitudinales desta-camos:

• trabajo en equipo, cooperación entre losmiembros del grupo para el buen desa-rrollo del proyecto,

• desarrollo del espíritu solidario entre losgrupos,

• respeto por el pensamiento y las ideas delos otros,

• valoración de los principios científicosque sirven de base para el diseño y el

desarrollo de un proyecto tecnológico, yexplican el funcionamiento de máquinasy herramientas,

• desarrollo de una visión equilibrada de laTecnología y de su impacto en lasociedad.

MMooddiiffiiccaacciioonneess aall eeqquuiippoopprrooppuueessttoo

El sismógrafo propuesto permite planteardistintas actividades, que pueden ser llevadasa cabo en el aula. Éstas dependen de la asig-natura desde la cual se utilice este recursodidáctico y de los contenidos específicos adesarrollar.

Planteamos aquí, a modo de ejemplo, algu-nas modificaciones que los estudiantespodrían plantear al sismógrafo que hemosdesarrollado.

AAccttiivviiddaadd 11.. BBaarrrreerraa iinnffrraarrrroojjaa

Una modificación al equipo propuesto con-siste en realizar el sensado del movimientodel péndulo utilizando una barrera infrarro-ja.

Los detectores ópticos basados en la luzinfrarroja son de gran popularidad, debido alas ventajas que presentan; entre ellas:

• Inmunidad ante los factores ambientalesmás nocivos, tales como la luz ambiental,el humo, la humedad, la temperatura,entre otros.

110011

• Inmunidad ante factores eléctricos, comoel ruido electromagnético, la presencia deenergía electrostática en el ambiente,cambios bruscos en la tensión y la fre-cuencia de entrada.

• Su vida útil es mucho mayor con respec-to a otros sensores, debido a que no pre-senta desgaste mecánico, porque no tienecontacto físico con el cuerpo a sensar.

AAccttiivviiddaadd 11..11.. Existen barreras infrarrojascomerciales que pueden ser utilizadas, si nose dispone de mucho tiempo para desarrollaresta parte del recurso.

En este caso, los estudiantes tienen queresolver algunos problemas, tales como ladisposición de las barreras, ya que éstasdeben seguir la trayectoria (curva) del pén-dulo.

AAccttiivviiddaadd 11..22.. Otra opción consiste en quelos alumnos construyan la barrera infrarroja.Esto les brinda más oportunidades de apren-dizaje que la actividad anterior.

De esta forma, el sistema básicamente es elmismo que el propuesto en el diseño denuestro recurso didáctico, pero utilizandoluz infrarroja.

El sistema consiste en un trasmisor y unreceptor:

• El transmisor es un led infrarrojo.

• El receptor infrarrojo MRI es del tipo delos utilizados para los controles remotosde televisor.

Ambos se alimentan con 5 V. Se debe agregaruna resistencia en serie a cada led emisor,para limitar la corriente.

110022

110033

Dado que, a veces, no se cuenta con la hoja de datos de los receptores infrarrojos, deben realizarse algu-nas mediciones para determinar cuál pata es la alimentación y cuál corresponde a la salida. Además,dependiendo del fabricante, la ubicación de las patas puede cambiar.

Recomendaciones de conexión del fabricante

Placa oscilador; lado soldadura Esquema de la placa oscilador

110044

La masa es siempre la pata que está más cerca del borde. Además, la carcaza también está conectadaa masa. Como esta conexión interna se realiza por contacto a presión, es conveniente corroborarla.

Para ello, se mide con un óhmetro la resistencia entre la carcaza y la pata de masa. Si no estuvieranconectadas, se debe realizar esta conexión, ya que este recaudo disminuye las interferencias.

Para poder determinar cuál de las dos patas restantes se corresponde a la alimentación, se elige unacomo alimentación; se conecta una resistencia de 1 k � en serie al receptor y se alimenta con 5 V. Estaresistencia evita que éste se queme, en caso de que se haya conectado la alimentación a la salida.

Con el transmisor de un control remoto, se emite una señal al receptor y se prueba si el receptor entre-ga una señal a la salida. De ser así, significa que la pata elegida como alimentación, lo es.

En caso contrario, se deben invertir las patas.

AAccttiivviiddaadd 11..33.. Puede surgir otro problemarelacionado con los niveles de tensión queentrega el receptor cuando está cerrado oabierto.

Puede ocurrir que la diferencia de tensiónentre un nivel y otro sea muy pequeña. Estohace que el DAC no reconozca los 00 y 11, encada caso.

Esto puede solucionarse, alimentando los

transmisores con un oscilador, con unafrecuencia entre 40 y 60 kHz. que modulala emisión de luz de los diodos led infrarro-jos.

El diseño de este oscilador incluye un cir-cuito integrado IC 555, configurado comoastable simétrico, con un transistor 2N2222,para poder entregar 200 mA y alimentar a los20 diodos infrarrojos. Sin el transistor, el 555entrega, como máximo, 100 mA.

110055

Las resistencias y capacitores se calcularon demanera de obtener un oscilador astable,cuyos períodos son simétricos. Para ello, uti-lizamos las siguientes ecuaciones:

Donde:

Esquemático del circuito del oscilador

T1 = 0,693 . (Ra + Rb) . C1

T2 = 0,693 . (Rc + Rd) . C1

f = 1/(T1 + T2)

• T1: Período de carga del capacitor C1.

• T2: Período de descarga del capacitor C2.

• Ra, Rb, Rc y Rd: Resistencias del

circuito.

• f: Frecuencia de oscilación.

La frecuencia de oscilación f es de 20 kHz,que es la que necesitan los diodos infrarrojospara poder activar los receptores.

Este circuito incluye:

• resistencias de polarización al transistor,y

• diodos para la carga y descarga, por se-parado, de C1.

Por último, el oscilador se conecta de la si-guiente forma:

• alimentación a la fuente; y,

• la salida, a los diodos infrarrojos.

AAccttiivviiddaadd 22.. CCaannttiiddaadd ddee sseennssoorreess

Además, se puede modificar la cantidad desensores:

• más de 20 da más precisión al sismó-grafo,

• menos de 20, le quita precisión.

Esto implica la modificación del DAC, ya queéste tiene una entrada para receptor. Deesta forma, deberían realizarse nuevamentelos cálculos de las resistencias, teniendoen cuenta que los 5 V disponibles entre elnivel más bajo y el más alto, deben dividirsepor la cantidad de receptores que tiene elequipo.

Por ejemplo, si se utilizaran 30 receptores, lacaída entre una entrada y otra debería ser de167 mV, es decir, 5 V / 30.

110066

En las hojas de datos de estos receptoresinfrarrojos, se informa que la frecuenciade oscilación ronda entre los 40 y 60 kHz.Sin embargo, la experiencia nos ha marca-do que funcionan mejor a 20 kHz.

Diagrama del sismógrafo,incluyendo un oscilador

AAccttiivviiddaadd 33.. OOttrroo ttiippoo ddee DDAACC

Por otra parte, se puede utilizar otro tipo deDAC, como por ejemplo el de Red R-2R.

AAccttiivviiddaadd 44.. HHoojjaass ddee ccáállccuulloo

Teniendo en cuenta que el programa provis-to en este recurso didáctico brinda la posibi-lidad de generar una tabla con los valoresobtenidos, y guardarla en una hoja de cálcu-lo, se pueden realizar distintas actividadesen el aula.

El uso de planilla de cálculo permite ensa-yar, sencilla y rápidamente, distintas formasde representación de los valores obtenidospor el sismógrafo y determinar cuáles son lasmás adecuadas para este caso en particular.Por ejemplo: realizar un gráfico de puntos,otro de barras o de torta, permite comparar-

los y, así, determinar cuál es el más apropia-do.

AAccttiivviiddaadd 55.. IInnggrreessoo ddee 88 bbiittss

En el caso en que se utilizara una PC queadmite el ingreso de 8 bits a la vez, podríautilizarse un ADC sin necesidad de multi-plexar los datos -como proponemos realizaren nuestro equipo-. Esto simplificaría el cir-cuito del conversor analógico digital, peroimplicaría realizar modificaciones en el pro-grama.

Una propuesta de uso del sismógrafo en elaula consiste en modificar el programa paraotro tipo de interfase.

AAccttiivviiddaadd 66.. SSeennssoorr eenn ddooss ddiimmeenn--ssiioonneess

Como ya adelantáramos, el sismógrafo pro-puesto mide ondas en un solo sentido.

Una modificación consistiría en utilizar unsensor del tipo mouse, que trabaja en dosdimensiones, que sería graficado en pantalla,a través del puerto serie.

110077

Esta modificación brinda a los estudiantesla oportunidad de analizar distintos tiposde conversores, y las ventajas de utilizarcada uno de ellos para una prestación enparticular.

110088

Esta parte final de nuestro módulo de capa-citación contiene un cuadernillo para la eva-luación del recurso didáctico que le presen-tamos y, de las experiencias didácticas y con-tenidos propuestos a partir de él:

Esta evaluación tiene dos finalidades:

• Brindarle a usted, como docente que uti-liza este material, la oportunidad de do-cumentar el seguimiento de las activi-dades que realice con sus alumnos, a par-tir de nuestras propuestas y, en funciónde esta memoria de acciones, propiciaruna reflexión acerca de los cambios,mejoras o enriquecimiento de su propiatarea de enseñanza.

• Obtener de su parte, como usuario deeste material, información sobre todoslos aspectos en torno a los cuales gira lapropuesta.

Para este relevamiento de información, ustedencontrará, a continuación, una serie decuestionarios organizados básicamente entablas o matrices para completar. Con losdatos que usted exprese en ellos esperamostener una realimentación que nos permitamejorar todos los componentes de la serie depublicaciones “Recursos didácticos” yenriquecerla con propuestas o docu-mentación complementaria para aquellosdocentes que planteen iniciativas, interro-

gantes o dificultades específicas con relacióna la construcción del recurso didáctico, a lasactividades de aula, a los contenidos cientí-ficos y tecnológicos, a la metodología deenseñanza, a los procedimientos incluidos, ala información sobre materiales y a otrosaspectos.

Dada la importancia que esta información deretorno tiene para nuestro trabajo deseguimiento, mejora y actualización, leagradecemos que nos remita el cuadernillocon todas las observaciones, comentarios osugerencias adicionales que nos quiera hacerllegar. Para ello puede remitirnos una copia,a través de correo postal, a

Área de Monitoreo y Evaluación –CeNET–Oficina 112Saavedra 789. C1229ACE.Ciudad Autónoma de Buenos Aires.República Argentina.

O, si lo prefiere, solicitarnos el archivo elec-trónico de las páginas que siguen aeevvcceenneett@@iinneett..eedduu..aarr, enviándonos la versióndigitalizada de sus respuestas a través delmismo correo electrónico.

Desde ya, muchas gracias.

5. LA PUESTA EN PRÁCTICA

Identificación del material:

Las dimensiones que se consideran para la evaluación del módulo de capacitación y delrecurso didáctico son:

IILa puesta en práctica

1. Nivel educativo

2. Contenidos científicos y tecnológicos

3. Componentes didácticos

4. Recurso didáctico

5. Documentación

6. Otras características del recurso didáctico

7. Otras características del material teórico

8. Propuestas o nuevas ideas

(*) Por favor, indique la modalidad, la orientación, la especialidad, etc.

Escuela técnica (*)Nivel educativo EGB2

Polimodal(*)

Trayecto técnico-profesional (*)

Formaciónprofesional (*)

Otra (*)

1 2 3 1 62 3 4 5

EGB3

Nivel en el queusted lo utilizó

Asignatura/espacio curricular en el que usted lo utilizó:

2. Contenidos científicos y tecnológicos trabajados:

1. Nivel educativo en el que trabajó el material:

3. Componentes didácticos:

3.1. Testimonios (situaciones problemáticas) presentados en el material

a. ¿Le resultaron motivadores para iniciar las actividades propuestas?

b. ¿Le facilitaron el desarrollo de contenidos curriculares que ustedtenía previstos?

c. A su criterio, ¿están vinculados con el recurso didáctico que se lepropone desarrollar?

d. ¿Le facilitan la organización de situaciones didácticas para el tra-bajo de los contenidos científicos y tecnológicos propuestos?

e. El nivel de las situaciones problemáticas que se plantean, ¿es eladecuado al nivel educativo para el que está previsto?

f. En caso negativo, ¿permiten adecuaciones para ser trabajados enel nivel educativo de sus alumnos o en otro nivel educativo?

g. Los testimonios iniciales, ¿permiten generar diferentes soluciones(soluciones tecnológicas o didácticas)?

En caso que su respuesta sea negativa (en cualquier ítem), le pedimos que nos indique porqué (señale el número del ítem a que corresponde su comentario)

Otro (indique el ítem al que corresponde el comentario):

La puesta en prácticaIIII

Sí Otro1No

1 Utilice esta opción para indicar que agregará comentarios al final de este sector de la matriz.

La puesta en práctica

3.2. Estrategias

A partir de la utilización de las propuestas de trabajo en el aula contenidas en el material ydel recurso didáctico con el que se asocian, le solicitamos que nos indique (tomando comoreferencia su forma de trabajo anterior a disponer del material), cómo resolvió las activida-des consignadas en la tabla siguiente:

IIIIII

Mej

or

Igua

l

No

aplic

ado2

Inco

rpor

ado3

3.2.1. Contextualización de la estrategia didáctica

Con respecto a su forma habitual de trabajo, usted logró:

a. Determinar las capacidades, habilidades, conocimientos previosnecesarios para iniciar las actividades propuestas.

b. Organizar, asociar, relacionar los conocimientos científicos y tec-nológicos para resolver un problema tecnológico.

c. Recortar (identificar) los contenidos científicos y tecnológicos atrabajar con sus alumnos para el desarrollo de un sistema/produc-to tecnológico como el propuesto por el material.

d. Vincular estos conocimientos con los saberes previos de los alum-nos.

e. Establecer la secuencia adecuada de los contenidos científicos ytecnológicos, y de los procedimientos para generar una solucióntecnológica (la propuesta por el material u otra diferente).

f. Organizar una experiencia didáctica integrando conocimientoscientíficos y tecnológicos, metodología de resolución de problemasy procedimientos propios del trabajo tecnológico.

g. Otras (que haya incorporado o hecho mejor con el recurso).

2 No aplicado: No lo hizo antes ni ahora con este recurso didáctico.3 Incorporado: Integró la estrategia a sus clases a partir de la utilización del recurso didáctico propuesto.

La puesta en prácticaIIVV

Mej

or

Igua

l

No

aplic

ado

Inco

rpor

ado

3.2.2. Desarrollo de la estrategia didáctica

Con respecto a su forma habitual de trabajo, usted logró:

h. Encuadrar la tarea a partir de la formulación de uno (o varios)problemas.

i. Explicitar consignas de trabajo que plantean una situación pro-blemática.

j. Organizar las actividades de aprendizaje atendiendo a las etapaspropias de la resolución de problemas.

k. Utilizar técnicas de trabajo grupal.l. Promover el trabajo colaborativo y cooperativo.m. Otras (que haya incorporado o hecho mejor con el recurso).

Mej

or

Igua

l

No

aplic

ado

Inco

rpor

ado

3.2.3. Aspectos cognitivos (proceso de aprendizaje de sus alumnos)

Con respecto a su forma habitual de trabajo, usted logró:

n. Estimular a sus alumnos en la búsqueda de información e investi-gación en torno al problema eje del material.

o. Promover la consulta a variadas fuentes de información.p. Rescatar, incorporar los aportes del grupo para identificar aspectos

o variables críticas del problema.q. Evaluar los conflictos cognitivos propios del proceso de aprendizaje.r. Detectar, evaluar, la comprensión asociativa.s. Promover la reflexión sobre las actividades realizadas y las estrate-

gias utilizadas en cada parte del proceso.t. Otras (que haya incorporado o hecho mejor con el recurso).

4. Recurso didáctico:

4.1. Construcción del recurso didáctico

Tomando en cuenta la finalidad prevista en el material para el recurso didáctico (equipamien-to o software), le pedimos que nos indique si, a partir de la propuesta contenida en el mate-rial:

4.1.1. Utilizó:

VVLa puesta en práctica

a. Un equipo ya construido, según lapropuesta del material.

c. Otro que ya tenía disponible(de características similares).

b. Un software.

d. Ninguno.

Si su respuesta fue “d.” indíquenos la razón, por favor:

a. ¿Pudo seguir sin dificultades los procedimientos indicados en el “Manual deconstrucción”?

b. La secuencia indicada, ¿fue la adecuada para la construcción?

c. El grado de complejidad, ¿fue el apropiado para el nivel educativo a que sedirige el recurso?

d. Los contenidos científicos asociados, ¿son pertinentes para el desarrollo delrecurso propuesto?

e. Los contenidos tecnológicos asociados, ¿son pertinentes para el desarrollodel recurso propuesto?

f. Con sus alumnos, ¿construyó el recurso didáctico siguiendo el proceso y lametodología de resolución de problemas?

g. ¿Siguió todos los procedimientos propuestos para la construcción peroincorporó sus propios contenidos científicos y tecnológicos?

h. Por el contrario, ¿hizo adaptaciones en los procedimientos de construcciónpero mantuvo los mismos contenidos?

i. ¿Realizó la construcción siguiendo las actividades de aula propuestas en elmaterial?

j. ¿Diseñó sus propias experiencias en función de su grupo de alumnos?

¿Completó todas las etapas del proceso de construcción propuesta?

En caso negativo, indíquenos a qué fase llegó:

Sí No

La puesta en práctica

4.1.2. ¿Realizó todo el proceso de construcción del recurso didáctico con susalumnos? (Conteste este apartado en caso de que haya construido un equipoigual al propuesto. En caso contrario, pase al apartado 5 “Documentación”)

4.1.3. En caso de que su respuesta sea afirmativa, le pedimos que nos indique:

Sí No

Sí No

a. Planificación.

c. Construcción, armado.

b. Diseño en dos dimensiones.

d. Ensayo y control.

e. Superación de dificultades (evaluación del funcionamiento, siguiendo las indica-ciones y la lista de control que brinda el material).

f. Construcción de otro equipo que se adapta más a sus necesidades curriculares(Si marcó esta alternativa, lo invitamos a responder, directamente, el apartado 4.1.5.).

VVII

VVIIIILa puesta en práctica

4.1.4. Complete este ítem sólo si realizó el proceso de construcción del equipo siguiendo losprocedimientos indicados en el Manual. Si no fue así, lo invitamos a responder elapartado 4.1.5.

Acerca de los materiales, herramientas e instrumentos:

a. La especificación de los materiales para la construcción, ¿fue suficiente paraconseguirlos?

b. ¿Utilizó los mismos materiales (en calidad y tipificación) indicados en ladocumentación?

c. ¿Reemplazó materiales, instrumentos, componentes, piezas, etc., sin alterarel resultado final previsto en el material?

d. La especificación de las herramientas a utilizar, ¿le resultó adecuada?

e. La cantidad de herramientas indicadas, ¿fue la necesaria?

f. Los instrumentos, ¿estuvieron bien especificados?

g. El tipo y cantidad de instrumentos, ¿fueron los adecuados para armar elrecurso didáctico?

Sí No

4.1.5. En caso de que usted haya construido un recurso didáctico diferente al propuesto porel material de capacitación, le pedimos que nos indique si la razón fue:

a. El propuesto no se ajustaba a susnecesidades curriculares.

c. No pudo interpretar el manual deconstrucción.

b. No pudo conseguir los materi-ales o instrumentos indicados.

d. Otra (Por favor, especifíquela).

La puesta en práctica

4.1.6. ¿Qué características específicas destacaría en este recurso didáctico diferente al pro-puesto por el material, que sus alumnos han construido. (Marque todas las opcionesque considere necesarias):

a. Se ajusta mejor a los contenidoscurriculares que necesita trabajar.

c.

b. Es más económico.

d. Es más adaptable(a diversos usos).

e. Otra (Por favor, especifique):

Permite su reutilización(mediante el desarme y armado, enfunción de necesidades didácticas).

Descripción del recurso didáctico construido:f.

Indique las principales diferencias con el equipo propuesto(estructurales, funcionales, didácticas):

g.

VVIIIIII

La puesta en práctica

a. Aprovechando todo el proceso y lasecuencia de construcción pro-puestos en el material.

c.

b. Aplicándolo (como algo ya comple-to) a la solución de problemas dife-rentes al propuesto en el material.

d. Otra (Por favor, especifique):

Utilizándolo como un sistema tecnológico (ya construido) en las funciones paralas que está pensado (manejo de las variables, control de operaciones, etc.).

4.2. Utilización del recurso didáctico

4.2.1. ¿Cómo utilizó el recurso didáctico (hecho por usted o ya construido), en las experien-cias didácticas que concretó? (Puede marcar todas las opciones que crea necesarias)

IIXX

La puesta en práctica

Con respecto a su forma habitual de trabajo, este recurso didáctico lepermitió a usted, como docente:

a. Integrar contenidos científicos y tecnológicos en la solución de situa-ciones problemáticas de carácter tecnológico.

b. Diseñar situaciones de enseñanza y de aprendizaje centradas en laresolución de problemas tecnológicos.

c. Planificar y promover en sus alumnos la organización del trabajo(planificación y secuenciación de tareas), según el proceso tecnológico.

d. Favorecer la identificación de aspectos o variables críticas de unasituación problemática.

e. Organizar las actividades de manera que facilite la toma de decisionespor parte de los alumnos (determinación y selección de alternativas,opciones de diseño, materiales, etc.).

f. Organizar la actividad de sus alumnos en función de solucionesdiversas a los problemas planteados.

Mej

or

Igua

l

No

aplic

able

4

Otro

5

4.2.2. Ya sea que haya desarrollado el recurso didáctico con sus alumnos según las especifi-caciones del material, ya sea que haya construido otro diferente o que haya utilizadoun equipo ya construido, en relación con las actividades que usted venía realizando,la utilización del recurso didáctico propuesto por el material le permitió (seleccione laopción que coincida con sus experiencias):

g. Agregue otras que usted considere haber logrado de una mejor manera con este recursodidáctico

4 NA: No aplicable; es una actividad que no realizó antes ni ahora.5 Otro: Recuerde utilizar esta opción para indicar que agregará comentarios al final de este sector de la tabla.

XX

La puesta en práctica

Con respecto a su forma habitual de trabajo, este recurso le permitió alos alumnos (habilidades intelectuales):

Capacidad de planificar

h. Identificar variables o aspectos fundamentales de un problema tec-nológico.

i. Organizar su trabajo en etapas (identificar y seguir la secuencia deoperaciones de un proceso).

j. Ejecutar las actividades en los plazos o etapas previstas.

k. Seleccionar materiales, herramientas y piezas, de acuerdo con lasnecesidades del diseño.

l. Anticipar y resolver dificultades que podrían surgir en el proceso.

m. Prever puntos críticos de todo el proceso.

Mej

or

Igua

l

No

aplic

able

Otro

n. Agregue otras que considere que sus alumnos alcanzaron mejor con este recurso didáctico

XXII

La puesta en práctica

Capacidad para tomar decisiones

o. Analizar alternativas en función de un problema.

p. Seleccionar alternativas en función de las restricciones planteadasen el problema, o en el contexto de enseñanza y de aprendizaje.

q. Adecuar la propuesta para la solución del problema planteado.

Mej

or

Igua

l

No

aplic

able

Otro

r. Agregue otras que considere que sus alumnos alcanzaron mejor con este recurso didáctico

XXIIII

La puesta en práctica

Capacidad de aplicar y transferir

s. Interrelacionar los datos, técnicas y procedimientos en el diseño dela solución.

t. Utilizar técnicas de representación adecuadas al equipo que seconstruye o en el ya construido que se utiliza.

u. Integrar los conocimientos científicos y tecnológicos en losmomentos pertinentes para el diseño de la solución.

v. Relacionar, ensamblar componentes en la secuencia adecuada.

w. Utilizar de manera correcta la simbología y los lenguajes propios dela tecnología (representación gráfica, simbólica, etc.).

x. Transferir conocimientos científicos y tecnológicos en otras activi-dades similares.

Mej

or

Igua

l

No

aplic

able

Otro

y. Agregue otras que considere que sus alumnos alcanzaron mejor con este recurso didáctico

Otro (Por favor, exprese aquí los comentarios que tenga, identificando el ítem con la letra quecorresponda):

XXIIIIII

La puesta en práctica

5. Documentación (Material teórico, manual de procedimientos y propuestas didácticas):

5.1. ¿Cómo calificaría los aportes del material recibido (encuadre y desarrollo teórico, y expe-riencias propuestas para el aula)?

a. Por su potencialidad didáctica (sugerencias, propuestas de trabajo en elaula, papel motivador, etc.).

b. Para sus necesidades curriculares (desarrollo de los contenidos y experien-cias previstas en su planificación).

c. Para organizar, planificar, concretar experiencias didácticas relacionadascon problemas de Educación Tecnológica.

d. Para renovar, actualizar, ampliar (subraye el que se ajusta más a su expe-riencia) los contenidos que desarrolla en su área/ disciplina.

e. Para trabajar conocimientos científicos y tecnológicos de manera asociadaa un problema tecnológico.

f. Para organizar experiencias de aprendizaje en torno a la utilización derecursos didácticos.

g. Para utilizar un recurso didáctico en el marco de experiencias didácticasorganizadas en función de la resolución de problemas.

h. Para integrar mejor contenidos científicos y tecnológicos en la soluciónde problemas de carácter tecnológico.

i. Para estimular la generación creativa de otros recursos didácticos.

MV6

V PV

Otras (Especifíquelas, por favor)

6 Escala= MV: Muy valioso / V: Valioso / PV: Poco valioso

XXIIVV

Sí OtroNo

La puesta en práctica

5.2. Manual de procedimientos para la construcción y el funcionamientodel recurso didáctico

En caso de que haya seguido los procedimientos contenidos en el Manual (ya sea para hacerun equipo igual o uno diferente al propuesto), le pedimos nos indique si:

a. ¿Pudo seguir todos los procedimientos descriptos, sin dificultad?

b. ¿La secuencia descripta le resultó la adecuada?

c. ¿La secuencia establecida le planteó alternativas según algún crite-rio (disponibilidad de los materiales, trabajo de contenidos especí-ficos, etc.)?

d. ¿La finalidad (para qué sirve) del equipo está indicada con clari-dad?

e. ¿Se establecen cuáles son los contenidos (científicos o tecnológicos)que se asocian al equipo a construir?

f. ¿Se determina la relación entre conocimientos implicados, proce-dimientos a seguir, materiales a utilizar y experiencias posibles derealizar?

g. ¿Considera que la relación anterior es pertinente (es la que corres-ponde) para la construcción que se propone?

h. ¿La descripción de los procedimientos le facilitaron la organizaciónde las experiencias de trabajo con sus alumnos?

i. ¿Pudo seguir las indicaciones para la puesta en funcionamiento?

j. ¿Todas las indicaciones para el uso son claras?

Otro (identifique con la letra que corresponda el ítem sobre el que hace observaciones)

Por favor, fundamente sus respuestas negativas o agregue los comentarios que crea pertinentes(identifique el ítem a que se refiere):

XXVV

La puesta en práctica

6. Otras características del recurso didáctico:

6.1. Constructivas (Por favor, conteste sólo si realizó el proceso de construcción). Indique siel proceso de construcción reúne las siguientes características:

a. Simplicidad.. Es sencillo de construir por parte de los alumnos.

b. Economía. Es posible hacerlo con materiales de bajo costo.

c. Compatibilidad. Todos los componentes, bloques y sistemas permiten serintegrados entre sí.

d. Acoplabilidad. Puede ser unido o combinado con otros recursos didácticos.

e. Sencillez. Permite combinar diferentes tipos de materiales (madera, cartón,plástico, otros similares).

f. Facilidad de armado y desarmado. Permite, sencillamente, realizar pruebas,correcciones, incorporación de nuevas funciones, etc.

Sí No

Si su respuesta es negativa en alguna de ellas, indique por qué (Por favor, identifique sucomentario con la letra del rasgo aludido):

XXVVII

La puesta en práctica

6.2. Técnicas (Por favor, complete tanto si construyó el equipo como si utilizó uno ya cons-truido)

a. Portabilidad. Puede ser utilizado en el taller, aula, laboratorio.

b. Modularidad. Puede ser adaptado a diversos usos; para trabajar diversos con-tenidos curriculares o para realizar diferentes experiencias didácticas; paraaprendizaje, demostraciones, análisis, etc.

c. Reutilización. Posee partes, componentes, bloques o subsistemas que puedenser desmontados para volver a su estado original, y usados en sí mismos o enforma independiente.

d. Incrementabilidad. Puede complejizarse agregando piezas o completando elsistema para mejorar su funcionalidad, rendimiento, precisión o calidad.

e. Aplicabilidad múltiple. Como sistema tecnológico, permite que usted selec-cione las variables con las que desea trabajar (algunas de las que maneja el sis-tema, todas las previstas o agregar otras).

Sí No

Si su respuesta es negativa en alguna de ellas, indique por qué, identificando su comentariocon la letra correspondiente:

XXVVIIII

La puesta en práctica

6.3. Didácticas (Por favor, complete tanto si construyó el equipo como si utilizó uno yaconstruido)

a. Congruencia. Tiene relación con los testimonios de realidad incluidos en elmódulo de capacitación.

b. Pertinencia. Los componentes, bloques funcionales y sistemas son adecuadospara el trabajo con los contenidos curriculares de la educación técnico-profe-sional.

c. Integración. Posibilita el tratamiento asociado de los conocimientos científicosy tecnológicos propuestos en el material.

d. Escalabilidad. Es posible utilizarlo con proyectos o problemas con diferentesniveles de complejidad.

e. Complejidad creciente. Las soluciones alcanzadas para una parte del proble-ma, sirven de base para las siguientes o permite que, agregando componentes,sea utilizado como solución a problemas más complejos.

f. Adaptabilidad. Permite su adaptación a soluciones diversas en torno a lasproblemáticas planteadas.

Sí No

Si su respuesta es negativa en alguna de ellas, indique por qué, identificándola con la letracorrespondiente:

XXVVIIIIII

La puesta en práctica

7. Otras características del material teórico:

¿Cómo calificaría el diseño del módulo escrito (desarrollo de contenidos científicos y tec-nológicos, y propuestas de experiencias didácticas)?

a. Formato gráfico del material (distribución del contenido, márgenes, dis-tribución de texto e imágenes, inserción de gráficos, diseño gráfico glo-bal, etc.).

b. Lenguaje utilizado (claridad, adecuación al destinatario).

c. Organización (secuencia entre cada parte).

d. Adecuación al destinatario (evidencia que se toma en cuenta que es unmaterial para ser trabajado en un ámbito escolar).

e. Pertinencia de los conocimientos científicos con las problemáticasplanteadas.

f. Pertinencia de los conocimientos tecnológicos con las problemáticasplanteadas.

g. Vinculación (pertinencia) del recurso didáctico que propone con lassituaciones didácticas planteadas.

h. Congruencia (vinculación) de los contenidos propuestos con el recursodidáctico.

i. Aporte metodológico para enriquecer sus estrategias didácticas.

j. Aporte teórico (en general) para su trabajo docente.

k. Valor motivador para el trabajo con sus alumnos.

l. Valor orientador para generar sus propios recursos didácticos.

m. Concepción innovadora para el trabajo didáctico en la educación técni-co-profesional.

MB7

B MR

Si marcó la opción “Malo”, le pedimos que nos explique por qué:

7 Escala= MB: Muy bueno / B: Bueno / R: Regular / M: Malo

XXIIXX

La puesta en práctica

8. Propuestas o nuevas ideas:

Tanto para los autores de este material, como para el CeNET como institución responsablede su elaboración y distribución, una de las finalidades más importantes es suscitar en loseducadores nuevas ideas, aplicaciones o propuestas creativas a partir de la lectura o el traba-jo con el módulo.

En función de ello, le solicitamos que nos indique:

Si a partir del módulo (contenido teórico y recurso didáctico) usted, en su calidad de(marque todas las opciones que correspondan):

a. docente a cargo de un grupo de alumnos

c. responsable de la asignatura:

b. directivo

d. lector del material

e. otro (especifique):

ha generado nuevas ideas o propuestas:

Respecto de los contenidos (independientemente del recurso didáctico):

a. Organización de su asignatura.

b. Contenidos científicos y tecnológicos (formas de asociarlos, ampliarlos,desarrollarlos, etc.)

c. Planificación de las experiencias didácticas.

d. Trabajo con resolución de problemas.

Sí No

XXXX

La puesta en práctica

Otras (Por favor, especifique en qué ámbitos ligados con los contenidos ha generado estasnuevas ideas o propuestas):

Si su respuesta fue afirmativa le pedimos que la amplíe:

XXXXII

La puesta en práctica

En relación con el recurso didáctico. Le pedimos que nos relate (libremente) las nuevas ideaso propuestas que el trabajo con este material le ha suscitado:

XXXXIIII

Sí

La puesta en práctica

No

En caso negativo, por favor, indíquenos por qué:

¿Puso en práctica alguna de estas ideas o propuestas?

¿Cuál/es?

XXXXIIIIII

Títulos en preparación de la serie “Desarrollo de contenidos”.

• Colección: Tecnología química en industrias de procesos

• El aire como materia prima

• El azufre como materia prima

• Los minerales como materia prima –bauxita y minerales de hierro

• Colección: Construcciones

• Construcción de edificios. Cómo enseñarla a través de la resoluciónde problemas

• Construcciones en hormigón armado: tecnología, diseño estructuraly dimensionamiento

• Colección: Telecomunicaciones

• Técnicas de transmisión banda base aplicadas a redes LAN y WAN

• Cálculo de enlaces alámbricos

• Colección: Materiales

• Fundamentos y ensayos en materiales metálicos

• Colección: Tecnología en herramientas

• Historial de las herramientas de corte

• Diseño y fabricación de herramientas de corte

• Colección: Electricidad, electrónica y sistemas de control

• Instalaciones eléctricas

• Familia TTL (Lógica transistor-transistor)

• Familia lógica CMOS