A causa del terremoto del 27 de Febrero de 2010, a lo largo del país numerosos edificios de hormigón armado sufrieron daño estructural. El Edificio Río Petrohué de Viña del Mar presentó daños estructurales graves y debió ser desalojado para su reparación. Durante parte del periodo de desalojo, fue instrumentado con el objetivo de identificar sus propiedades modales y de respuesta durante eventos sísmicos.La red de monitoreo contaba con doce sensores de aceleración puestos en distintos niveles y sensores de desplazamiento relativo en un muro dañado en el subterráneo del edificio. Esta red registró cinco temblores de mediana y baja intensidad y vibraciones ambientales. El proceso de identificación de los parámetros modales del edificio se realizó, primero utilizando el método Stochastic Subspace Identification a partir de los registros de vibración ambientales. Los resultados de este análisis fueron incorporados como variables iniciales en el proceso de identificación nolineal de la ecuación modal de equilibrio dinámico (AMED). Este procedimiento requiere de los registros de entrada y salida de los sismos detectados y ajusta los parámetros modales minimizando una función objetivo. Alternativamente y con el fin de corroborar los resultados obtenidos con AMED, se procedió a la identificación de los parámetros modales utilizando el método Multivariable Output Error StateSpace (MOESP), el cual entrega las propiedades modales a partir de registros sísmicos minimizando el error cuadrático medio de la respuesta del modelo y el de la estructura. Los resultados obtenidos mediante MOESP presentan mayor estabilidad en relación a AMED y una muchísima mayor velocidad de cómputo. La variación de las propiedades modales de la estructura se evaluó mediante el análisis por ventanas de tiempo móviles. El estudio permitió establecer un aumento de las frecuencias naturales del edificio con un aumento de las amplitudes de vibración. No se observaron comportamientos predecibles y consistentes para el amortiguamiento y no se observaron variaciones importantes para las formas modales. El estudio de los desplazamientos del muro más dañado durante el sismo de mayor intensidad registrado muestra que las deformaciones están controladas por la respuesta a flexión por sobre las deformaciones por corte. Este tipo de instrumentación y análisis de vibración permitió observar el comportamiento del edificio y determinar las consecuencias de su daño en las propiedades dinámicas y la respuestas de las estructura.