Esta pesquisa apresenta o projeto, construção e testes, tanto de laboratório como de campo de um sismógrafo de engenharia para o monitoramento dos níveis de vibração e pressão acústica, resultantes do processo de desmonte de rocha utilizando explosivos. Desenvolveram-se filtros e amplificadores com características que atendam às especificações impostas pelo guia intitulado \"ISEE Performance Specifications for Blasting Seismographs\" (ISEE, 2011), bem como, foram utilizados sensores (geofones e microfone) desenvolvidos e fabricados por terceiros, mas que atendam às características impostas pelo guia. A interconexão entre a etapa analógica com a digital foi realizada através da utilização de módulos de conversão A/D com tecnologia Sigma-Delta e resolução de 24-bits. Todas as etapas de aquisição, processamento e armazenamento de dados são controladas através de um microcontrolador ARM Cortex-M de 32-bits, o qual provê os mais diversos e modernos periféricos. Os testes de laboratório demonstraram a eficácia dos circuitos analógicos, pois apresentaram resposta plana na banda de passagem, onde os filtros passa-baixa, do tipo Butterworth, proporcionaram uma atenuação de 36 dB/oitava a partir da frequência de corte de 500 Hz, enquanto os filtros passa-alta, do tipo passivo, proporcionaram uma atenuação de 6 dB/oitava abaixo da frequência de corte de 2 Hz. Os testes de operação confirmaram a fácil e rápida operação do conjunto sismográfico, enquanto os testes de campo demonstraram a praticidade de sua operação e confiabilidade e coerência dos resultados. Concluiu-se que o sistema é exequível, atendendo às necessidades de monitoramento de um processo de desmonte de rochas utilizando explosivos a um preço relativamente baixo, abrindo a possibilidade de utilizá-lo em monitoramentos permanentes em situações onde isto seja necessário. / This research presents the design, construction and laboratory and field testing of an engineering seismograph for monitoring vibration and acoustic pressure levels during rock blasting. Filters and amplifiers with characteristics that meet the specifications of ISEE Performance Specifications for Blasting Seismographs (ISEE, 2011) have been developed. Third part sensors (geophones and microphones) were selected to attend the characteristics suggested by the guide. The interconnection between the analog and the digital stages was accomplished with A/D conversion modules with Sigma- Delta technology and 24-bit resolution. All data acquisition, processing and storage steps are controlled by a 32-bit ARM Cortex-M microcontroller, which provides several and modern peripherals. Laboratory tests confirmed the effectiveness of the analog circuits that presented flat response between 2 and 500Hz. The low-pass filters developed are type Butterworth with an attenuation factor of 36 dB/octave for frequencies above 500 Hz. The high-pass filters are of passive type with rejection factor of 6 dB/octave below 2 Hz. The operation of the system presented to be easy and fast. Field tests demonstrated its friendliness and the results showed to be consistent. It was concluded that the system is feasible and applicable to monitor rock-blasting process. Its relatively low price opens up the possibility of using it for permanent monitoring in situations where this might be necessary.

La estructura sísmica de la corteza y manto superior que yace debajo de América del Sur aún se mantiene pobremente caracterizada, particularmente en comparación con otras regiones, tales como Norteamérica y Eurasia. Esto se debe a que Sudamérica no cuenta con una red de sismógrafos permanente equivalente a la del hemisferio Norte y esa falta de instrumentación lleva a una subestimación de su sismicidad. Por otro lado, al no contar con una buena distribución de estaciones, los mecanismos de foco no pueden ser determinados en cualquier sitio para el caso de bajas magnitudes, lo cual dificulta avanzar en el conocimiento de los procesos dinámicos y de la estructura terrestre para esas regiones. Obviamente, si se contara con un número mayor de estaciones y con buena distribución, eventos de menor magnitud podrían ser detectados y analizados. La Red Nacional de Estaciones Sismológicas (INPRES) de la República Argentina está conformada por cincuenta estaciones. Hay diecisiete estaciones en el noroeste, veintisiete en el centro y oeste, tres al noreste y una en Patagonia y Tierra del Fuego. De todas estas estaciones sólo cinco corresponden a estaciones digitales de banda ancha. Claramente queda evidenciada la necesidad de lograr una mejor cobertura de nuestro territorio nacional, especialmente en la región este-sudeste. Con el fin de suplir esa falencia en esta zona, me he planteado como objetivo a largo plazo la implementación de una red digital con instrumental de última generación que abarque la zona patagónica. En este contexto, realicé como primer paso la actualización de la Estación sismológica de La Plata. Esta estación data de 1962 y ha formado parte de la red mundial World Wide Standard Seismographic Network (WWSSN) hasta el año 1996. Esta estación analógica había quedado desactualizada, de modo que su modernización era necesaria para mantener su contribución dentro del contexto internacional. Como segundo paso y continuando con el objetivo planteado, instalé dos nuevas estaciones en Trelew (Chubut) y Despedida (Tierra del Fuego) lo cual ya permite una mínima cobertura de la zona. La determinación del sitio adecuado para la instalación de una nueva estación requiere de un amplio estudio de prefactibilidad. El criterio más importante para la selección de un buen lugar es el bajo ruido sísmico, pero también hay que considerar que en algunos casos este criterio debe ser adecuado para asegurar una buena cobertura. Otros factores técnicos importantes en la definición del lugar son la accesibilidad y la posibilidad de contar con electricidad, mientras que el factor más importante como especificación no técnica, es el soporte local disponible. Este proceso requiere un exhaustivo análisis para optimizar todos estos parámetros, tratando de mantener la más alta calidad y que sea compatible con los recursos económicos disponibles. Por eso la necesidad de los estudios de calidad de los registros a fin de garantizar que los datos obtenidos satisfagan los parámetros necesarios para su incorporación a bases de datos internacionales como para confeccionar una base de datos local. Teniendo en cuenta estos criterios, en este trabajo describo los pasos seguidos para la actualización de la estación de La Plata y para la instalación de las nuevas estaciones, los distintos tipos de instrumentos utilizados y los estudios de ruido realizados a tal efecto. Luego presento el nivel de ruido en densidad de potencia espectral de la aceleración y lo comparo con las curvas de nivel de ruido tomadas como standards actualmente, dando cuenta de la calidad de los registros que se obtienen. Como ejemplo de la potencialidad y del procesamiento de los datos digitales que se están adquiriendo, presento luego dos estudios concretos, en este caso, con datos de la estación sismológica de La Plata. Las Aplicaciones desarrolladas en la segunda parte de este Trabajo de Tesis, son aportes al conocimiento de la tectónica y a la ingeniería sismorresistente en nuestro territorio nacional. En una primera aplicación, presento el análisis de dispersión de ondas Rayleigh a efectos de investigar las propiedades físicas del sistema litósfera-astenósfera en la región de las Sierras Pampeanas. A tal efecto realizo la inversión de las curvas de dispersión obtenidas y defino perfiles de velocidad de corteza y manto superior. Previo a realizar este estudio he analizado otras trayectorias continentales hacia La Plata a fin de comprobar que los datos de nuestra estación resultaban útiles para obtener curvas de dispersión que reflejen claramente las distintas trayectorias entre evento y estación. Como segunda aplicación, presento la determinación de los valores de aceleración a los que han sido sometidos los edificios más altos de la ciudad de Buenos Aires, al momento de estar excitados por las ondas sísmicas generadas en ocasión de sismos en el litoral chileno. La ciudad de Buenos Aires, con una población metropolitana de cerca de 10 millones de habitantes, está situada en el este de la gran llanura formada a partir de potentes capas de sedimentos aluviales que constituyen la pampa argentina. La actividad sísmica del área que la circunda es baja; sin embargo, la historia sísmica del oeste argentino así como de la costa oeste de América del Sur muestran que en cada centuria ocurren varios eventos sísmicos de magnitud mayor que Ms = 8, que pueden ser percibidos en esta zona. Teniendo en cuenta que actualmente los edificios más altos superan los cien metros de altura, es conveniente estimar las amplitudes del movimiento en los pisos superiores de estos edificios cuando son sacudidos por las ondas generadas por eventos sísmicos distantes y de gran magnitud. Este trabajo consta de tres primeros capítulos donde se realiza una presentación teórica de los conceptos en Sismometría, Estación sismológica moderna y Cálculo de ruido, que luego serán utilizados; otros tres capítulos, cada uno de los cuales corresponde a una de las estaciones sismológicas digitales que se han actualizado e instalado en estos últimos años y finalmente dos capítulos con Aplicaciones del uso de datos digitales obtenidos en la estación sismológica La Plata.

Esta pesquisa apresenta o projeto, construção e testes, tanto de laboratório como de campo de um sismógrafo de engenharia para o monitoramento dos níveis de vibração e pressão acústica, resultantes do processo de desmonte de rocha utilizando explosivos. Desenvolveram-se filtros e amplificadores com características que atendam às especificações impostas pelo guia intitulado \"ISEE Performance Specifications for Blasting Seismographs\" (ISEE, 2011), bem como, foram utilizados sensores (geofones e microfone) desenvolvidos e fabricados por terceiros, mas que atendam às características impostas pelo guia. A interconexão entre a etapa analógica com a digital foi realizada através da utilização de módulos de conversão A/D com tecnologia Sigma-Delta e resolução de 24-bits. Todas as etapas de aquisição, processamento e armazenamento de dados são controladas através de um microcontrolador ARM Cortex-M de 32-bits, o qual provê os mais diversos e modernos periféricos. Os testes de laboratório demonstraram a eficácia dos circuitos analógicos, pois apresentaram resposta plana na banda de passagem, onde os filtros passa-baixa, do tipo Butterworth, proporcionaram uma atenuação de 36 dB/oitava a partir da frequência de corte de 500 Hz, enquanto os filtros passa-alta, do tipo passivo, proporcionaram uma atenuação de 6 dB/oitava abaixo da frequência de corte de 2 Hz. Os testes de operação confirmaram a fácil e rápida operação do conjunto sismográfico, enquanto os testes de campo demonstraram a praticidade de sua operação e confiabilidade e coerência dos resultados. Concluiu-se que o sistema é exequível, atendendo às necessidades de monitoramento de um processo de desmonte de rochas utilizando explosivos a um preço relativamente baixo, abrindo a possibilidade de utilizá-lo em monitoramentos permanentes em situações onde isto seja necessário. / This research presents the design, construction and laboratory and field testing of an engineering seismograph for monitoring vibration and acoustic pressure levels during rock blasting. Filters and amplifiers with characteristics that meet the specifications of ISEE Performance Specifications for Blasting Seismographs (ISEE, 2011) have been developed. Third part sensors (geophones and microphones) were selected to attend the characteristics suggested by the guide. The interconnection between the analog and the digital stages was accomplished with A/D conversion modules with Sigma- Delta technology and 24-bit resolution. All data acquisition, processing and storage steps are controlled by a 32-bit ARM Cortex-M microcontroller, which provides several and modern peripherals. Laboratory tests confirmed the effectiveness of the analog circuits that presented flat response between 2 and 500Hz. The low-pass filters developed are type Butterworth with an attenuation factor of 36 dB/octave for frequencies above 500 Hz. The high-pass filters are of passive type with rejection factor of 6 dB/octave below 2 Hz. The operation of the system presented to be easy and fast. Field tests demonstrated its friendliness and the results showed to be consistent. It was concluded that the system is feasible and applicable to monitor rock-blasting process. Its relatively low price opens up the possibility of using it for permanent monitoring in situations where this might be necessary.