Método acústico para la detección de grietas y fisuras no visibles en recintos cerrados

Abstract

RESUMEN: En los últimos años, movimientos telúricos de grandes intensidades han dejado graves afectaciones en edificaciones de diversas partes del mundo. Por lo que es necesario desarrollar métodos que permitan la evaluación de las estructuras antes de que vuelvan a ser habitadas, ya que pueden encontrarse dañadas con grietas o fisuras que no son visibles y que representan riesgo para la población debido a que la edificación podría estar en riesgo de colapso. De tal manera, es necesario estudiar y proponer nuevos métodos de evaluación de estructuras que permitan evitar pérdidas humanas. México, por su ubicación geográfica se encuentra dentro del Cinturón de Fuego del Pacífico, el cual, con frecuencia presenta sismos de intensidad considerable causados, por lo general, por deslizamientos que presenta la Placa de Cocos por debajo de la placa de Norteamérica. Son de importancia los daños que han ocasionado los sismos ocurridos el 19 y 21 de septiembre de 1985 y el 19 de septiembre del 2017. Posterior a los eventos sísmicos, las edificaciones pueden tener fisuras y grietas que no son perceptibles a simple vista, por lo que puede caber la posibilidad de que éstas se colapsen, por lo que se propone un método acústico que detecte grietas y fisuras no visibles al ojo humano en recintos cerrados de todo tipo de geometría y tamaño. De tal manera, durante el desarrollo de esta tesis se realizará lo siguiente: Se diseñarán y construirán tres cabinas de pruebas: a) para condiciones óptimas, b) para simulación de grietas y c) para simulación de fisuras. Se calculará el tiempo de reverberación de la cabina en condiciones óptimas por medio de tres métodos: Sabine, Eyring y Millington Sette, para demostrar que la cabina se comporta como un recinto real considerando un aislamiento y acondicionamiento acústico adecuados. Se medirá con la aplicación Rev Meter Pro con iOS 11 del iPhone 6s el tiempo de reverberación de la cabina en condiciones óptimas y se comparará con el tiempo de reverberación calculado para observar las variaciones entre ambos métodos y comprobar si es viable el uso de las cabinas de prueba. “Método acústico para la detección de grietas y fisuras no visibles en recintos cerrados.” ii Se realizarán mediciones de los niveles de presión del sonido con un sonómetro en cada una de las cabinas de prueba para detectar posibles variaciones. Se medirán con la aplicación Sound Meter con iOS 11 del iPhone 6s los niveles de sonido y se compararán los resultados con los obtenidos con el sonómetro para observar si existe similitud entre éstas. El método propuesto se comprobará mediante trabajo de campo, primeramente, con las mediciones realizadas en el laboratorio de señales y sistemas de la Sección de Estudios de Posgrado e Investigación de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad Zacatenco, y en una habitación con ambiente controlado en donde se generarán alteraciones que sustituyen a las grietas en diferentes tamaños. Finalmente, se presentará un método de acceso fácil e inmediato a la mayoría de las personas, el cual permita valorar las condiciones de un recinto posterior a un evento telúrico, para evitar el riesgo de habitarlo y que posteriormente se colapse. El método puede ser probado por medio de un teléfono inteligente que tenga una aplicación de sonómetro y en recintos caracterizados (medidos y con un rango de niveles de sonido constante), ya que existen métodos que utilizan equipos costosos y sofisticados, y en cambio, en este trabajo se utilizará solo la variación del sonido para detectar alguna grieta o fisura en cualquier recinto cerrado. ABSTRACT: In recent years, very intense telluric events have caused damage to buildings in various parts of the world. Thus, it is necessary to develop methods that allow the evaluation of the structures before they are inhabited again. Since they can be damaged with cracks or fissures which are not visible and represent a risk for the population due to the building could be at risk of collapse. In this way, it is necessary to study and propose new evaluation methods of structures which allow to avoid human losses. Due to Mexico’s geographical location, It’s located within the Pacific Ring of Fire, which often presents earthquakes of considerable intensity. They are usually caused by landslides that the Cocos Plate presents below the North American plate. The earthquakes damages which took place on September 19 th, 21st in 1985 September 19th in 2017, are extremely important. After these seismic events, buildings may have fissures and cracks that are not visible to the naked eye. Consequently the possibility of collapse may occur. For this reason an acoustic method is proposed, It detects cracks and fissures that are not visible to the human eye in enclosures of all types of geometry and size. In such a way, the following steps will be done during the development of this thesis. Three test cabins will be designed and built: for optimal conditions and crack. The reverberation time of the cabin will be calculated in optimal conditions by three methods that are, Sabine, Eyring and Millington Sette. Inorder to demonstrate that the cabin behaves like a real enclosure taking in consideration the isolation, and appropriate acoustic conditioning. It will be measured with the application Rev Meter Pro with iOS 11 of the iPhone 6s the reverberation time of the cabin in optimal conditions and will be compared with the calculated reverberation time to observe the variations between both methods and check if the use of the cabins is viable test. “Método acústico para la detección de grietas y fisuras no visibles en recintos cerrados.” iv Measurements of sound pressure levels will be made with a sound level meter in each of the test cabins to detect possible variations. The sound levels will be measured with the Sound Meter application with iOS 11 of the iPhone 6s and the results will be compared with those obtained with the sound level meter to observe if there is similarity between them. The proposed method will be verified through fieldwork, firstly, with the measurements made in the Signal and Systems Laboratory of the Postgraduate Studies and Research Section of the Zacatenco School of Mechanical and Electrical Engineering, and in a room with an controlled environment where alterations that replace the cracks in different sizes will be generated. Finally, a method of easy and immediate access to most people will be presented, which allows assessing the conditions of an enclosure after a telluric event, to avoid the risk of inhabiting it and subsequently collapsing. The method can be tested by means of a smartphone that has a sound level meter application and in characterized rooms (measured and with a range of constant sound levels), since there are methods that use expensive and sophisticated equipment, and instead, in This work will only use the variation of the sound to detect any crack or fissure in any enclosure.