Investigadores buscan comprender los movimientos del fondo marino que generan un tsunami
USACH/DICYT Un tsunami se identifica como consecuencia de un movimiento telúrico. El efecto de la ola en la superficie terrestre se puede estudiar mediante el análisis de ondas de gravedad las que, según el Servicio Hidrográfico y Oceanográfico de la Armada (SHOA), se pueden clasificar en cuatro tipos de tsunami: instrumental, menor, intermedio y mayor. Dependiendo del tamaño de las olas que generan e interacción con el territorio que abarcan.
Con el objetivo de estudiar el comportamiento de estas ondas, un equipo de investigación liderado por el académico de la U. de Santiago, Dr. Leonardo Gordillo, busca comprender los movimientos que debe realizar el fondo marino durante un terremoto para generar olas de tsunami con características determinadas.
El proyecto Multi-point programmed forcing of water beds: wave generation and tsunami in-lab experiments, ha puesto a prueba de forma teórica y experimental su funcionalidad para comprender la formación de olas de tsunamis. “Uno de los resultados más bonitos que hemos obtenido es que existe un mecanismo de resonancia en la generación”, dijo el Dr. Gordillo.
“Cuando optimizas la transferencia de energía desde el fondo hacia la superficie, si lo haces bajo ciertas condiciones, las de resonancia, puede generar una onda muy grande arriba, aunque haga un movimiento chico en el fondo”, explicó Juan Marín, investigador postdoctoral que colabora con Gordillo, siendo este fenómeno similar a lo que comúnmente se conoce como efecto mariposa.
El Doctor en Física, con la colaboración del Ingeniero Narek Halsdorfer, miembro de la Escuela Nacional Superior de Mecánica y Microtecnología (ENSMM, Francia), ha diseñado un sistema experimental de generación de ondas a escala, que busca comprender el mecanismo de resonancia.
El modelo desarrollado en el Laboratorio de Estructuras Delgadas del Departamento de Física Usach, permite hacer oscilar el fondo de un canal de agua simulando un movimiento telúrico. “¿Cómo diseñar ondas u olas con la forma que uno quiera?”, con esa pregunta el Dr. Gordillo recordó que surgió la investigación.
Un modelo único
El simulador está construido sobre la base de 64 unidades actuadoras, ubicadas de manera circular, que imitan un pequeño coliseo. Cada unidad opera individualmente por pistones regulables que mueven cada segmento del fondo del canal. La base que simulará el lecho marino, y que creará el tsunami en el laboratorio, se está construyendo con silicona.
El desarrollo del proyecto se contrasta con los modelos de wavemaker, los cuales agitan una pared lateral (de una piscina, por ejemplo) para generar olas. “El problema es que este tipo de generador de olas, es bueno para generar ondas que tienen longitud de onda corta, pero si quieres generar longitudes de onda larga, este modelo se vuelve muy ineficiente”, aclaró el académico.
Es por esto que, inspirándose en la naturaleza, el experto en física de fluidos encontró junto a su equipo que “una forma muy eficiente de generar olas de gran longitud de onda no es moviendo una pared, sino moviendo el fondo”.
Terremotos chilenos como pieza clave
La gran variedad de aplicaciones que tiene este tipo de estudios van desde la entretención (creación de olas deportivas en piscinas), el testeo de estructuras como embarcaciones o plataformas petroleras y conocer la interacción de las corrientes marinas con la gravedad y el viento.
“Hay un tipo de onda generada que es muy importante para el caso de Chile, para otros países también lamentablemente: los tsunamis” comentó el académico, explicando que “son ondas de longitud de onda larga que se generan durante grandes desplazamientos producto de los terremotos”.
Es por esto que el equipo también está utilizando simulaciones numéricas del tipo Smoothed-particle hydrodynamics (SPH), y también colaboran con el Ingeniero australiano Bruce K. Cartwright, de la compañia Pacific Engineering Systems International (Pacific ESI, Australia), empresa que ofrece servicios de ensayo de estructuras bajo condiciones de oleaje con simulaciones numéricas.
Cartwright, de manera independiente, ya utilizaba la técnica de generación de ondas por movimiento del fondo para sus ensayos empíricos cuando contactó a Gordillo para comprender el fenómeno. En ese momento a empezó la colaboración.
Por su constitución geográfica, Chile es una pieza clave para estudiar el comportamiento de tsunamis y el equipo de investigación Usach busca analizar los fenómenos registrados en 2014 durante la seguidilla de terremotos ocurridos en la Región de Tarapacá y las ondas de gravedad que se registraron en el mar posteriormente.
Luego de dos años de investigación, iniciada en 2017, el Dr. Leonardo Gordillo junto al equipo de investigación prepara una publicación con los resultados teóricos recopilados. Además, se encuentran terminando el ensamblaje de la unidad de generación de movimiento para la reproducción del tsunami de 2014 en las costas del Norte de Chile.
Sobre la investigación
El proyecto Fondecyt de iniciación “ Multi-point programmed forcing of water beds: Wave generation and tsunami in-lab experiments” busca estudiar la generación de tsunamis a través de experimentación en laboratorio.
El equipo es integrado por los investigadores de la U. de Santiago Dr. Leonardo Gordillo (investigador responsable) y Juan Marín (postdoctorando VRIDEI); además de la colaboración de los estudiantes de Ingeniería Física de la Universidad: Isis Vivanco, Lucas Martínez, Francisco Olea, Franco Álvarez; y los colaboradores internacionales: Ing. Narek Halsdorfer (ENSMM, Francia), Ing. Bruce K. Cartwright (Pacific ESI, Australia)