Oriegen y Característica de Los Sismos

Ingeniería Sísmica Docente:

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Dr. Eber Alberto Godínez Domínguez Dr. Eber Alberto Godínez Domínguez

Alumno:

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Gómez Gómez Gómez JoséGómez RománJosé Román

Trabajo:

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Origen y Características los Sismos y Unidad 1. Origen y Características de losde Sismos. Evento Sísmico, México 1985.

Semestre: 8 Semestre: 8

Grupo: B

Grupo: B

Tuxtla Gutiérrez, a 26 de Enero del 2016. 0

ÍNDICE Introducción .......................................................................................................................... 3 1. Estructura de la Tierra ................................................................................................... 4 1.1. Capas definidas por su composición .................................................................... 4 1.2. Capas definidas por sus propiedades físicas ...................................................... 5 2. Los Sismos y sus Causas .............................................................................................. 6 2.1. Deriva Continental ................................................................................................. 6 2.2. Tectónica de Placas ............................................................................................... 7 2.3. Causas de los Sismos ............................................................................................ 10 2.4. Generación de los Sismos ..................................................................................... 11 2.5. Fallas sísmicas ....................................................................................................... 11 2.6. Partes de una falla ................................................................................................. 11 2.7. Tipos de Falla ......................................................................................................... 12 3. Tipos de Sismos y Terremotos ...................................................................................... 13 3.1. Sismos ligados a origen natural........................................................................... 13 3.2. Sismos ligados a causas antrópicas .................................................................... 14 4. Ondas Sísmicas ............................................................................................................. 15 4.1. Ondas sísmicas internas ....................................................................................... 16 4.2. Ondas Superficiales ............................................................................................... 17 4.3. Tamaño de los Sismos .......................................................................................... 18 5. Medición de los Sismos................................................................................................. 18 5.1. Intensidad Sísmica ................................................................................................ 19 5.2. Magnitud sísmica ................................................................................................... 24 6. Instrumentación Sísmica............................................................................................... 28 6.1. Instrumentación sísmica en México ..................................................................... 28 6.2. Antecedentes ......................................................................................................... 28 6.3. Sismógrafo ............................................................................................................. 29 6.4. Tipos de Sismógrafos ............................................................................................ 30 6.5. Acelerógrafo ........................................................................................................... 30 6.6. Sistemas de monitoreo sísmica en México .......................................................... 31 6.7. Cobertura instrumental en México ....................................................................... 34 6.7.1. Servicio Sismológico Nacional SSN ............................................................... 34 6.7.2. Red sismológica telemétrica del estado de Colima...................................... 36 1

6.7.3. Red sismológica del centro de geociencias de Juriquilla, Qro. CGE ............ 37 6.7.4. Red sismológica de la Universidad de Guadalajara ..................................... 38 6.7.5. Red sismológica de banda ancha de Veracruz ............................................. 39 6.7.6. Red interuniversitario de instrumentación sísmica ...................................... 40 6.7.7. Red de monitoreo Sísmico volcánico en Chiapas ......................................... 40 6.7.8. Red sismológica telemétrica de Jalisco......................................................... 41 6.7.9. Red sismológica de Nuevo León .................................................................... 41 6.7.10. Red sísmica Sinaloense ............................................................................... 41 6.7.11. Estación sismológica de la Universidad Autónoma de Yucatán ................ 41 6.7.12. Estación sismológica de la Universidad estatal de Sonora ....................... 41 6.7.13. Red acelerográfica del Instituto de Ingeniería ............................................ 42 6.7.14. Red acelerográfica del Valle de México ...................................................... 42 6.7.15. Red acelerográfica de la ciudad de Oaxaca ............................................... 43 6.7.16. Red acelerográfica de la ciudad de Acapulco............................................. 44 6.8. Red de la Comisión Federal de Electricidad ........................................................ 44 6.9. Redes Sismológicas ............................................................................................... 45 6.10. Redes Acelerográficas ......................................................................................... 46 6.11. Sistema de alerta sísmica en la Ciudad de México ........................................... 48 6.12. Brecha sísmica de Guerrero ............................................................................... 49 Conclusiones ........................................................................................................................ 50 Referencias, Bibliografía ...................................................................................................... 51 Anexo. Evento Sísmico, México 1985 ................................................................................. 52

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INTRODUCCIÓN os sismos son fenómenos naturales que suceden con mucha frecuencia en muchas partes del mundo, unos más fuertes, y a diario suceden de intensidades muy bajas que no son percibidas por los humanos, son fenónemos aterradores que hasta la fecha la ciencia no ha sabido reverlar, y aterrador por el peligro que conlleva a la sociedad, cuando estos son fuertes y provocan terremotos que conllevan a destrucción, por ello mismo es importancia del estudio sobre esto, y sobre todo en las estructuras de edificaciones. Si bien es cierto, no podemos nada por evitarlos, sin embargo, mucho se peude hacer para reducir sus consecuencias, para construir sociedades resilientes, caspaces de enfrentar el peligro que suponen y de reponerse de sus daños. Por ello en este volumen haremos un recorrido desde el origen de los simos hasta el papel de como ciudadanos tenemos para construir obras con mayor seguridad sísmica. Como bien se sabe también la tierra se encuentra formada por varias capas, es como un cascaron que se comporta como un cuerpo rígido pero no lo es del todo. La litósfera la capa que se compone de la corteza terrestre y parte del manto, es un recubirmiento sólido que no es contínuo, más bien está partido en pedazos similares a los gajos de una pelota de futbol, los cuales se llamas Placas Tectónicas, estas placas con las que provocan los movimientos más fuertes al chocar unas con otras. En México por ejemplo colindan, la placa del pacífico, la placa Norteamericana, la placa de cocos y la placa del caribe. Pero no son todas, también están las placas en otras partes del mundo como, la placa de Nasca, la plza sudameriacana, la placa africana, la placa euroasiática, la placa autraliana y la placa antártica. Todo esto ha conllevado a estudiar mucho este fenómeno, y poder realizar edificaciones que puedan resistir estos movimientos telúricos, así como otros que se presenten en la naturaleza. Aquí también se hablara de la importancia de la Ingteniería Sísmica, así como lo que ha creado el hombre para las edificaciones y otros sistemas de alerta sísmica en ciertos lugares del país y del mundo.

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1. ESTRUCTURA DE LA TIERRA. La tierra que hoy conocemos tiene un aspecto muy distinto del que tenía poco después de su nacimiento, hace unos 4500 millones de años. Entonces era un amasijo de rocas conglomeradas cuyo interior se calentó y fundió todo el planeta. Con el tiempo la corteza se secó y se volvió sólida. Los conocimientos sobre las capas internas sobre las capas se obtienen principalmente de la sismología y la gravimetría. 1.1. Capas definidas por su composición. La separación en capas de distinta composición se produjo probablemente por la estratificación por densidades que tuvo lugar durante el período de fusuión parcial de las primeras etapas de la historia de la Tierra. Durante este período, los elementos más pesados, principalmente el hierro y el níquel, se fueron hundiendo a medida que los componentes rocosos más ligeros flotaban hacia arriba. Esta segregación del material sigue ocurriendo todavía, pero a un ritmo mucho más reducido. Debido a esta diferenciación química, el interior de la Tierra no es homogéneo. Antes bien, consiste en tres regiones principales que tienen composiciones químicas notablemente diferentes. Las principales capas que componen la tierra son: La corteza, capa externa comparativamente fina cuyo grosor oscila entre 3 kilómetros, en las cordilleras océanicas, y 70 kilómetros, en algunos cinturones montañosos como los Andes y el Himalaya. El manto, una capa de roca sólida (rica en sílice) que se extiende hasta una profundidad de unos 2900 kilómetros. El núcleo, una esfera rica en hierro con un radio de 3486 kilómetros.

4 Figura 1.1. Estructura Interna de la Tierra.

1.2. Capas definidas por sus propiedades físicas. La tierra puede dividirse en cinco capas principales según sus prrpiedades físicas y, por tanto, su resistencia mecánica: la litosfera, la astenosfera, la mesosfera (manto inferior), el núcleo externo y el núcleo interno. Litosfera y astenosfera, según sus propiedades físicas, la capa más externa de la tierra està formada por la corteza y el manto superior y forma un caparazón relativamente frío y rígido. Aunque esta capa está compuesta por materiales con composiciones químicas notablemente diferentes, tiende a actuar como una unidad que exhibe un comportamiento rígido, principalmente porque es fría y, por tanto fuerte. Esta capa, denominada litósfera (esfera de roca), tiene un grosor medio de 100 kilómetros, pero peude extenderse 250 kilómetros o más por denajo de las porciones más antiguas de los continentes. Mesosfera o manto inferior, por denajo de la zona de debilidad de la astenosfera superior, la mayor presión contraresta los efectos de la temperatura más elevada y las rocas son gradualamente más resistentes con la profundidad. Entre las profundidades de 66 kilómetros y 29 kilómetros, se encuentra uan capa más rígida llamada mesosfera (esfera media) o manto inferior. Núcleo interno y externo, el núcleo, que está compuesto principalmente por una aleación de hierro y níquel, se divide en dos regiones que exhiben resistencias mecánicas muy diferentes. El núcleo externo es una capa líquida de 2270 kilómetros de espesor. El flujo conventivo del hierro metálico en el interior de esta zona es el que genera el campo magnético de la Tierra. El núcleo interno es una esfera con un radio de 3486 kilóemtros.

5 Figura 1.2.Capas de la Tierra según sus propiedades físicas.

2. LOS SISMOS Y SUS CAUSAS. Un temblor, sismo o terremoto, consiste en una serie de vibraciones en las rocas que se propagan en todas direcciones en forma de ondas, conociendo el hombre aquellas ondas superficiales que afectan su habitat, debido a la fuerte intensidad de algunos de ellos. Estas ondas sísmicas son producidas por la liberación de energía ocurrida en los movimientos de grandes bloques de roca, los que son generados en grandes fallas (límites de placas tectónicas en separación, en colisión o en deslizamiento lateral); existen también temblores menores o locales (producidos por fallas pequeñas y por explosiones provocadas por volcanes o por el hombre), más adelante se explica con mayor información.

2.1. Deriva Contienental. Se le conoce como deriva continental al desplazamiento de las masas continentales unas respecto a otras a lo largo de millones de años de la historia geológica de la Tierra. Esta teoría fue desarrollada en 1912 por el alemán Alfred Wegener a partir de diversas observaciones empírico-racionales, pero no fue hasta los años 60 con el desarrollo de la tectónica de placas cuando pudo explicarse de manera adecuada el movimiento de los continentes. Este movimiento se debe a que continuamente emerge material del manto por debajo de la corteza oceánica y se crea una fuerza que empuja las zonas ocupadas por los continentes, en consecuencia las hace cambiar de posición. Según esta teoría los continentes de la Tierra habían estado unidos en algún momento en un único “supercontinente” al que se le llamó Pangea. El cual, posteriormente se dividió en fragmentos que fueran alejándose lentamente de sus posiciones de partida hasta alcanzar las que ahora ocupan.

6 Figura. 2.1. La deriva continental en el tiempo.

Las pruebas más importantes que aportó Wegener para demostrar la deriva de los continentes fueron: los contornos de los continentes embonan, la coincidencia de fósiles y estratos geológicos a uno y otro lado del Atlántico, los estratos geológicos depositados en climas tropicales y que hoy se encuentran en climas fríos; indicios de una misma glaciación en lugares muy separados como África, América del Sur, Australia, India y la Antártida. Los continentes se unen entre sí o se fragmentan, los océanos se abren, se levantan montañas, se modifica el clima; influyendo todo esto de forma muy importante en la evolución y desarrollo de los seres vivos. Se crea nueva corteza en los fondos marinos, se destruye corteza en las trincheras oceánicas y se producen colisiones entre continentes que modifican el relieve, originando la llamada "tectónica de placas", esta teoría que complementa y explica la deriva continental. 2.2. Tectónica de Placas. La parte más superficial de la Tierra está dividida en un número de bloques o mosaicos a los que se denomina “Placas Tectónicas”. Dichos bloques tienen un espesor que va de los 15 a los 50 km aproximadamente y componen lo que ha dado en llamar la “Litósfera”. La Litósfera es la parte rígida del “cascarón” de la Tierra y comprende tanto a la corteza como a una parte (la parte más superficial) del Manto. La capa de la Tierra que se encuentra inmediatamente debajo de la Litósfera es la Astenósfera, la cual no es rígida. Las placas tectónicas se mueven arrastradas por el material que las suprayace teniendo velocidades del orden de cm/año. Las velocidades y, en ciertos casos, las direcciones de movimiento entre placas son diferentes lo que da lugar a interacciones en las fronteras de dichas placas. No hay coincidencias entre los límites de las placas y los continentales; una sola placa puede contener completa o parcialmnete continentes y áreas oceánicas. Los límites o márgenes entre las placas pueden ser de tres tipos: Divergentes: donde las placas se están separando; un ejemplo con la cordilleras oceánicas. Convergentes: una de las placas se introduce debajo de otra, o bien, dos placas chocan entre sí. Por ejemplo la placa de cocos, se sumerge bajo la placa norteamericana en la costa occidental de nuestro país. El efecto más representativo del segundo caso es la colisión entre las placas Indoaustraliana y Euroasiática, cuyos resultados son los plegamientos de grandes proporciones que constituyen la cadena motañosa de los Himalaya. De Transformación o transcurrentes: dos placas se mueven entre sí lateralmente, ejemplo: la falla de an Andrés, que cruza el estado de California en los Estado

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Unidos y que llega efectuar la parte norte de la península de Baja California. Esta falla no se prolonga en la región ni en la costa occidental de México.

Figura 2.1. Tipos de Placas Tectónicas. Divergencia, Convergencia y Transformable.

Las placas están en contacto y se desplazan entre sí, con movimientos relativos. A veces se deslizan paralelamente sobre sus márgenes pero otras veces una se sumerge por debajo de otra, dando lugar al fenómeno de subducción. En este caso, una de ellas cabalga sobre la otra. Las causas de los movimientos de las placas se desconocen, pero se concreta que se deben a lentas corrientes de convección en el manto, el cual arrastraría a las placas al desplazarse. La frontera o contacto entre las placas, en una zona de subducción, es una gigantesca falla o sistema de fallas. El movimiento de una placa bajo la otra no es continuo, pues la fricción origina discontinuidades en el desplazamiento hasta llegar a un viel mayor que la fuerza de fricción entre las placas, lo que produce deslizamientos súbito que genera las ondas sísmicas o vibraciones del terreno, mismas que constituyen el temblor, sismos o terremoto. Las placas que forman la corteza terrestre se encuentran sometidas a fuertes presiones desplazándose lentamente unas con respecto a las otras, debido a estos movimientos y a la presión sobre los materiales internos se producen diversos fenómenos: plegamientos del terremo, fallas y grietas sobre la superficie terrestre que, lejos de permanecer estable va cambiando a los largo del tiempo.

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Figura. 2.2. Las Placas Tectónicas, 12 placas tectónicas que dividen al mundo.

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2.3. Causas de los Sismos. Muchos de los fenómenos que pueden dar origen a los sismos: la actividad volcánica, las explosiones, el colapso de los techos, de cavernar, etc. Con mucho, los sismos más importantes desde el punto de vista de la ingeniería son de origen tectónico, es decir, los asociados con deformaciones a gran escala en la corteza de la tierra. La situación obedece a la frecuencia con que ocurren los sismos tectónicos, la eergía que liberan y la extensión de las áreas que afectan. Al igual como ya se mencionó, la litósfera está dividida en varias placas, cuya velocidad de desplazamiento es del orden de varios centímetros por año. En los límites entre placas, donde éstas hacen contacto, se generan fuerzas de fricción que impiden el desplazamiento de una respcto a la otra, generándose grandes esfuerzos en el material que los constituye. Si dichos esfuerzos sobrepasan la resistencia de la roca, o se vencen las fuerzas friccionantes, ocurre una ruptura violenta y la liberaciòn repentina de la energía acumulada. Desde el foco (o hipocentro), ésta se irradia en forma de ondas que, a través del medio sólido de la tierra, se propagan en todas direcciones. Se les conoce como ondas sísmicas. Así mismo se adopta que los sismos son movimeintos viubratorios que modifican el estado de reposo del suelo, las causas que originan este fenómeno son diversas como impactos de meteoritos, colapsos naturales o explociones ocasionadas por el hombre, pero la causa principal de las perturbaciones súbitas en el interior de la tierra que dan origen a vibraciones o movimientos, con la ruptura y fracturamiento de las rocas en las capas más exteriores de la tierra, como resultado de un proceso gradual de acumulación de energía debido a los fenómenos geológicos que deforman la superficie misma.

Figura. 2.3. Origen y Direcciones de deplazamientos de las placas, que ocasionan grandes sismos.

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2.4. Generación de los Sismos.1 De acuerdo a su actividad sísmica la superficie se ha dividido en tres regiones: Sísmicas: son zonas son zonas de la corteza terrestre muy propensas a sufrir grandes movimientos sísmicos, suelen coincidir con regiones donde se levantan cadenas montañosas de reciente formación y en otras en donde existe fricción entre placas. Penisísmicas: son áreas en las que sólo se registran sismos débiles y no con mucha frecuencia. Asísmicas: son regiones muy estables de la corteza terrestre en las que raramente se registran movimientos. 2.5. Fallas Sísmicas. Una falla es una fractura en la corteza terrestre en la cual ha ocurrido un desplazamiento en bloques de la misma en ambos lados. Los temblores ocurren en las fallas sísmicas, estas zonas almacenan esfuerzo durante un período prolongado, deformando al medio hasta que llega el momento en que las fuerzas de uno y otro bloque son tan grandes que terminan moviéndose súbitamente, al ocurrir esto se generan ondas sísmicas que se propagan en todas direcciones. 2.6. Partes de una Falla. El plano de falla es la superficie sobre la que se ha producido el movimeinto, horizontal, vertical u oblicuo. Si las fracturas son frágiles, tienen superficies lisas y pulidas por efecto de la abrasión. Durante el desplazamiento de las rocas fracturadas se peuden desprender fragmentos de diferentes tamaños. Los labios de falla son los dos bordes o bloques que se han desplazado. Cuando se prodece un desplazamiento vertical, los bordes reciben los nombres de labio hundido ( o interior) y labio elevado (o superior), dependiendo de la ubicación de cada uno de ellos con respecto a la horizontal relativa. Cuando está inclinado uno de los bloques se desliza sobre el otro. El 1

Figura. 2.6. Partes de una Falla.

Lagos Ortíz, S. Tesis “La Instrumentación Sísmica en México”. Instituto de Ingeniería. UNAM. México, DF.

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bloque que queda pore ncima del plano de falla se llama “techo” y el que queda por debajo, “muro”. El salto de falla es la distancia vertical entre dos estratos que origianlmente formaban una unidad, medida entre los bordes del bloque elevado y el hundido. Esta distancia puede ser de tan sólo unos pocos milímetros (cuando se produce la ruptura), hasta varios kilómetros. Éste último caso suele ser resultado de un largo proceso geológico en el tiempo.

2.7. Tipos de Falla. Falla Normal, producida por tensiones, la inclinación del plano de falla coincide con la dirección del labio hundido. El resultado es un estiramiento o alargamiento de los materiales, al desplazarse el labio hundido por efecto de la fuerza de la gravedad.

Figura. 2.7. Falla Normal.

Falla de desgarre, además del movimiento ascendente también se desplazan los bloques horizontalmente. Si pasa tiempo suficiente, la erosión puede allanar las paredes destruyendo cualquier traza de ruptura, pero si el moivmeinto es reciente o muy grande, puede dejar una cicatriz visible o un escarpe de falla con forma de precipicio. Un ejmplo especial de este tipo de fallas son Figura. 2.7.b. Falla de desgarre.

aquellas transformadoras que desplazan a las dorsales oceánicas.

Falla Inversa, producida por las fuerzas que comprimen la corteza terrestre, el labio hundido en la falla comprimen la corteza terrestre, el labio hundido en la falla normal, asciende sobre el plano de falla y, de esta forma, las rocas de los estratos más antiguos aparecen colocadas sobre los estratos más modernos, dando lugar así a los cabalgamientos. Figura. 2.7.c. Falla Inversa.

Falla de rotación, o de tijeras se forman por efecto del basculado de los bloques sobre el plano de falla, es decir, un bloque presenta movimiento de rotación con respecto al otro. Mie ntras que una parte del plano de falla aparenta una falla normal, en la otra parece una falla inversa. Figura. 2.7.d. Falla de Rotación.

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3. TIPOS DE SISMOS Y TERREMOTOS. Los sismos se peuden clasificar, con base en su origen, en Naturales y Artificiales. Los sismos de origen natural son los que en general liberan una mayor cantidad de energía y, por tanto sus egfectos en la superficie son mayores. 3.1. Sismos ligados a Origen Natural.2 Sismos Tectónicos: son debidos a la ruptura súbita y violenta de las rocas por efecto de la deformación que se ha acumulado en el medio. Existe pues una etapa previa de acumulación de la deformación elástica de la corteza terrestre debido al movimiento lento de las placas. Ello provoca una acumulación de esfuerzos hasta que se supera la resistencia del material. Cuando ello sucede se produce una sislocación, los Figura. 3.1. Sismo Tectónico. esfuerzos se relajan súbitamente, parte de la energía elástica se disipa en forma de calor y procesos no elásticos en la zona de ruptura y otra parte en forma de ondas sísmicas. La etapa de acumulación de esfuerzos dura generalmente muchos años, la relajación por medio de sismos, terremotos solamente unos segundos. Se producen generalmenteen las zonas de contacto entre placas (terremotos entre placas) y más raramente en zonas de debilidad dentro de las placas (terremotos intra-placa). Sismos Volcánicos: son los producidos en las zonas efectadas por los fenómenos o la actividad volcánica. Estos terremotos pueden ser: Tipo tectónico:

Por ruptura de rocas debido a la deformación producid por los cambios de densidad en la zona.

Explosivos:

Debido a la explosión de las zonas donde existe magma.

Temblores largos

No muy bien explicados aún y que duran de minutos a horas, están generalmente aosciados a fenómenos eruptivos o intrusivos. Suelen tener una frecuencia dominante entre 1 a 5 Hz.

Temblores de frecuencia dominante (alta, media o baja): están ligados fenómenos eruptivos, intrusivos o de desgasificación. 2

Vidal Sánchez, F. Los terremotos y sus Causas. Instituto Andaluz de Geofísica y Prevención de Desastres Sísmicos.

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Sismos de Colapso: son causados por hundimiento de zonas con un estado local de esfuerzos diferentes al entorno debido a la existencia de cavidades o áreas de baja densidad con huecos sometidos a cargas, sobre todo verticales. Entre estos existen terremotos de colapso a desplazamientos de masas de tierra. Son causacos por movimientos bruscos de masas de roca o de tierra, como por ejmplo caída de grandes bloques o por el deslizamiento rápido de laderas.

3.2. Sismos ligados a Causas Antrópicas. Estos sismos, terremotos, denominados también artificiales, son producidos a consecuencia de diversas actividades humanas. Sismos inducidos por grandes embalses: son debidos a la sobrecarga de la amsa de agua embalsada, y sobre todo en casos de cambios bruscos en ésta, lo que altera las condiciones locales de esfuerzos y libera energía de deformación previamente acumulada o facilita la relajación brusca de esfuerzos en zonas tectónicamente activas. En muchos casos la inyección de agua en las zonas subyacentes al embalse facilita esta relajación de esfuerzos (en algunos casos puede alterar suficientemente el estado local de esfuerzos y liberar una acumulación de esfuerzos litocásticos, acumulados por deformación previa, que estaban en un equilibrio cuasi- estable). Sismos por explosiones nucleares: que a veces producen una liberación de energía equivalente a sismos, de magnitud similar a 5 y 6. El control de este tipo de explosiones llevó a desarrollar la red sísmica mundial (WWSSN) en los años 60 y redes especiales (Arrays) a modo de radares sísmicos. Figura. 3.2. Explosiones Nucleares.

Sismos debidos a explosiones de minas y canteras: Normalmente de baja intensidad, pero de un efecto local notable dependioendo de las cargas. Sismos debidos a inyección o extracción de fluidos: Cuando se hacen inyecciones de fluidos (Por ejemplo, con residuos químicos, radiactivos) se producen un aumento de microsismos y sismos, inclusos en zonas que estaban en zonas sísmicas tranquilas. También en algunos campos petrolíferos la extracción masiva de petróleo desestabiliza el estado local de esfuerzos lo que provoca microsismos y Figura. 3.2.b. Explosión de minas y canteras.

sismos. 14

Figura. 3.2.c. Vibraciones producidas por fenómenos internas y externas y registradas instrumentalmente (la escala de tiempo para cada vibración es diferente).

Los sismos más impornatntes on los tectónicos. Para éstos el modelo más coherente es el de deslizamiento de una falla a base de desplzamientos bruscos de partes de la falla.

4. ONDAS SÍSMICAS. Las ondas sísmicas son la propagación de perturbaciones temporales generadas por pequeños movimientos en un medio. Estas ondas que desplazamientos en fallas o hendiduras en la tierra, se propagan hacia la superficie terrestre originando terremotos o movimientos sísmicos de baja intensidad. Lo cual nos indica que dichas perturbaciones generan energía que es difundida hacia fuera en forma de ondas sísmicas. La velocidad de las ondas depende, como ocurre en todas las manifestaciones ondulatorias, de las propiedades del medio; fundamentalmente de la elasticidad y densidad de los materiales por los cuales se propaga.

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Las ondas sísmicas son producidas por la liberación de energía mecánica en el proceso de ruptura en la fuente sísmica y son las que transportan la energía sísmica del foco al lugar. Son de dos tipos: Internas y Superficiales. Internas, que viajan a entodas direcciones desde el foco sísmico, y superficiales que e generan por composición de las primeras (debido a la existencia de las capas superficiales) y que se propagan fundamentalmente en las zonas más superficiales de la Tiera. 4.1. Ondas Sísmicas Internas. Viajan en toda direcciones desde el foco. Son de dos tipos: Py S. Ondas P, o primarias, son ondas que se trasmmiten cuando las partñiculas del medio se desplazan en la dirección de propagación, produciendo compresiones y dilataciones en el medio. Por ejemplo, si se comprime un extremo del resorte y luego se suelta, el material comprimido se extiende, comprimiendo las partículas que se encuentran a su alrededor.

Figura. 4.1. Ondas P (Primarias)

Este tipo de onda es la más veloz de todas las ondas sísmicas (alcanza más de 11 km/s en el interior de la Tierra) y, por lo tanto, es la primera en llegar a cualquier punto, en ser sentida y en ser registrada en los sismogramas.

Figura. 4.1.b. La onda primaria alcanza velocidades de más de 11 km/s por lo que es la primera onda sísmica en ser registrada por el sismógrafo, luego arriba la onda secundaria.

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Ondas S, o secundarias son ondas en las cuales las partículas del medio se desplazan perpendicularmente a la dirección de propagación, por ello están asociadas con deformaciones del terreno. Las ondas que viajan por una cuerda, producidas por el movimiento de uno de sus extremos perpendicularmente a ella. Son ondas transversales, que hacen vibrar lateralmente la roca a su paso y producen por tanto esfuerzos cortantes. No se propagan en líquidos y fluidos. Son las ondas que llegan en segundo lugar y son de mayor energía que las P.

Figura. 4.1.c. Ondas Sísmicas S (Secundarias).

4.2. ONDAS SUPERFICIALES. Son ondas que se propagan fundamentalmente por las capas más superficiales de la Tierra (son del mismo tipo que las ondas que viajan por la superficie del aggua) y el desplazamiento de las partículas debido a ellas disminuye al aumentar la profundidad. Ambas transportan gran cantidad de energía y pueden provocar serios destrozos. Existen dos tipos de ondas superficiales: Ondas Love y Rayleigh. Ondas de Rayleigh, se originan por la interacción entre las ondas P y la componente vertical de las ondas S. Son las ondas más lentas, con velocidades que van de 1 a 4 km/s. Estas ondas hacen emerger algunas zonas de la superficie terrestre y hundir a otras.

Figura. 4.1.d. Ondas Rayleigh

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Ondas de Love, se comporta de menara muy parecido a las ondas Rayleigh, pero se origian por la interferencia constructiva de la componente horizontal de las ondas S. aunque más lentas que las ondas internas, las ondas de Love tienen velocidades de 1 a 4.5 km/s, siendo más veloces que las Rayleigh. Estas ondas provocan cortes en la superficie terrestre.

Figura. 4.1.e. Ondas de Love.

4.3. Tamaño de los Sismos. El foco de un sismo libera energía mecánica en función del tamaño del evento y esta energía radiada desde ela funte llega hasta la superficie terrestre provocando el movimiento del suelo. Si se tienen en cuenta las características de la radiación se peude evaluar mediante el registro de un sismógrafo la energía emitida en el foco en forma de ondas sísmicas y, por tanto, el tamaño de los simos. Si por el contrario lo que se rpetende es evaluar ele fecto del movimiento del terreno generado por el sismo en un determinado lugar tenemos la intensidad sísmica. Las escalas de intensidad sísmica no instrumentales fueron introducidas antes del concepto de magnitud y de la existencia de sismógrafos y son fundamentales para obtener datos de las sacudidas tanto de sismos históricos como actuales. Ello tiene, además de un interés sismológico, un claro interés ingenieril.

5. MEDICIÓN DE LOS SISMOS.3 El tamaño de un sismo o terremoto se mide fundamentalmente con tres parámetros: el momento sísmico, la intensidad y la magnitud. Más adelante se presenta otros parámetros más modernos que también contribuyen a evaluar el tamaño de un sismo y están basados en acelerogramas (Intensidades de Husid y Ariaa), o en espectros de respuesta (Intensidad de Housner).

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Herráiz Sarachaga, M. Conceptos Básicos de SISMOLOGÍA para Ingenieros. Centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres. Lima, Perú.

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5.1. Intensidad Sísmica. La intensidad sísmica (I) es una medida de la sacudida sísmica basada en los efectos sobre el terreno, los daños estructurales y en la forma en que es sentido el terremoto. La intensidad sísmica refleja el efecto integral de todos los elementos del movimiento del terreno. Las escalas más utilizadas actualmente son las de Mercalli Modificada (MM) (usada en América) y la escala MSK (Usada en Europa). Ambas escalas están divididas en 12 grados (normalemnte expresados en números romanos). La evaluación del grado de intensidad tiene en cuenta los efectos producidos sobre las personas, sobre el terreno y sobre las construcciones. Se tiene en cuenta el grado o tanto por ciento de daño en cada uno de los diferentes tipos de construcciones. De igual forma se entiende por intensidad sísmica en un punto la fuerza con que en él se experimentan los efectos del terreno. Probablemente sea el parámetro de tamaño de mayor interés en Ingeniería y se obtiene estimado cualitativamente los daños producidos por el sismo o terremoto. Su uso se inició con los trabajos de Rossi y Forel en Italia y Suiza, respectivamente, a finales del Siglo XIX. Desde entonces se han desarrollado varias escalas que evalúan los efectos de los terremotos de una manera estrictamente cualitativa. Actualmnete, las escalas más utilizadas para medir la intensidad sísmica son la Mercalli Modificada (MM) y la MSK. La priemra fue propuesta por Mercalli en 1902 y modificada por Wood y Newman en 1931 y Richter en 1956. La segunda se debe a los trabajos de Medvedev, Sponheur y Karnik en 1967. Ambas escalas tienen XII grados y son muy similares, siendo la primera más utilizada en América y la segunda en Europa. Además, existen otras escalas de uso más local (como la de la Agencia Metereológica de Japón, JMA), o que ya sólo tienen interés histórico (escalas Rossi-Forel y MercalliCancani.Sieberg). La representación sobre un mapa de las intensidades correspondientes a un sismo permite resumir todos los datos macrosísmicos y dibujar las isosistas; curvas que separan áreas con igual intensidad. Su trazado facilita información acerca de la posición más probable del epicentro (dentro del área de mayor intensidad) y su profundidad (a un sismo mñas profundo le corresponderá una menor disminución de la intensidad con la distancia a la zona de máximos daños). Igualmente, la desviación de la forma de las isosistas de la distribución circular (que correspondería a un foco puntual y un medio homogéneo), informa acerca de la longitud y orientación de la ruptura y la influencia de las características locales de los suelos. Emn la estimación de la intensidad sísmica se suele utilizar dos parámetros: la intensidad máxima Imáx y la Intensidad epicentral Io. Estos parámetros no siempre coinciden espacialmente, ya que los máximos de intensidad observada pueden situarse fuera de la región epicentral Io suele ser tomado como medida del terremoto. La inmensa mayoría del daño ocasionado por los terremotos corresponde a sismos con intensidad superior a VII 19

en la escala MM. Esta escala señala los daños a cuatro tipos de construcciones clasificados de acuerdo con los materiales empleados y la calidad de ejecución. La principal inconveniente de la intensidad es que su evaluación es, en gran medida, subjetiva. Además, la separación entre dos grados consecutivos no esuniforme a lo largo de la escala y la atribución de uno u otro valor a un terremoto concreto no es, a veces fácil. Tampoco tiene en cuentan la variación en las condiciones del emplazamiento por lo que la evaluación de los daños puede ser equívoca. Sin embargo, la intensidad tienen un gran interés para el Ingeniero en cuanto que es una medida de la fuerza del movimiento del terreno y del grado con que la vibración es sentida. Otro tipo de relación de gran importancia en Ingeniería Sísmica es la que vincula la intensidad con la aceleración horizontal máxima (Trifunac y Brady, 1975). Como no es frecuente disponer de datos de intensidad y aceleración correspondiente a un mismo sismos, las relaciones establecidas para una zona se extrapolan muchas veecs a otras características sismotectónicas similares, pero esta práctica debe ser realizada con mucha precaución.

Tabla 1. Escala de Intensidad Sísmica ROSSI- FOREL.

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Tabla 2. Escala de Intensidad Sísmica Mercalli Modificada (MM)

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Tabla 3. Escala de Intensidad Sísmica de GEOFIAN.

Tabla 4. Escala de Intensidad Sísmica JMA.

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Tabla 5. Escala de Intensidad Sísmica MSK.

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5.2. Magnitud Sísmica. En 1932, Charles Richter desarrolló una escala estrictamente cuantitativamente, aplicable a sismos ocurridos en regiones tanto habitadas como no pobladas, utilizando las amplitudes de las ondas registradas por un sismógrafo. Precisó la escala de magnitud (M), basada en evaluación de numerosos sismos en la costa de California. Hoy el uso de la magnitud ha trascendido estos Tabla 5.2. Sismograma. Escalas de Magnitudes. modestos comienzos. La conveniencia de designar los efectos de un terremoto mediante números (magnitud), ha requerido que el método se amplíe a otros tipos de sismógrafos por todo el mundo. Consecuentemente, hay varias escalas de magnitud. Éstas no tienen límite superior ni inferior; aunque en el extremo superior, el terremoto está limitado por la resistencia de las rocas de la litósfera. Ahora bien, si el parámetro que hemos llamado Momento es la mejor medida de la cantidas de energía liberada (lo que realmente nos indica el tamaño real del sismo), no es lo que tradicionalmente se ha usado para la identificación del tamaño del sismo, en particular cuando se tarta de divulgar los resultados al público o a otras disciplinas. La mera más conocida y más ampliamante utilizada para identificar los sismos es debida a Charles F. Richter, afamado sismólogo estadounidense, quien definió en los años 30 una escala de magnitud basada en las consideraciones que se exponen a conticuanció: Escala de Richter, Representa la energía sísmica liberada en cada terremoto y se basa en el registro sismográfico. Es una escala que crece potencial o semilogarítmica, de manera qye cada punto de aumento puede significar un aumento diez o más veces de la magnitud de las ondas (vibración de la tierra) pero la energía liberada aumenta 32 veces. Una amgnitud 4 no es el doble de 2, sino que 100 veces mayor. Magnitud en Escala de Richter Menos de 3.5 3.5 – 5.4 5.5. – 6.0 6.1 – 6.9 7.0 – 7.9 8 o mayor

Efectos del Terremoto Generalmente no se siente, pero es registrado. A menudo se siente, pero sólo causa daños menores. Ocasiona daños ligeros a edificios. Puede ocasionar daños severos en áreas muy poblados. Terremoto mayor. Causa graves daños. Gran terremoto. Destrucción total a comunidades cercanas. Tabla 6. Efectos de Sismos, terremotos.

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Magnitud Local, la priemra escala de magnitud fue definida por Richter (1935) para terremoto de California a partir de las medidas de amplitud de un registro Wood. Anderson (W-A)(período To=0.8, Amplificación máxima =2800, y razón de amortiguamiento Y=0.8), como: ML= Log AL(D) + FL(D) Donde AL (D) es la amplitud máxima del registro horizontal en un sismógrafo W-A situado a una ditancia D del epicentro y la función de calibración FL(D) es:

Tabla 7. Función de Calibración de la Magnitud.

Para terremotos que no peuden ser registrados con las condiciones impuestas en la mgnitud local se definieron otras magnitudes. Magnitud de Ondas internas (mb), Usando la amplitud de ondas internas y para terremotos de cualquier profundidad focal (h): mb= Log (A(D)/T)+Fb(D,h) donde A(D) es la amplitud del máximo de la velocidad del terreno (en micrones), a la distancia D y T es el periodo correspondiente (en segundos), y F b(D,h) es la función de calibración de la escala. Magnitud de ondas Superficiales (MS), Se utiliza sobre todo para calcular la magnitud de grandes terremotos superficiales a grandes distancias. Se usa la amplitud de ondas superficiales (a un periodo de unos 20 + 3 seg) y se define como: MS= Log A(D)+ FS(D)

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Donde A(D) es la amplitud del desplazamiento del suelo en micrones de la onda supercifial registarda en la componente hrizontal. Si se quieren utilizar períodos diferentes a 20 seg se puede utilizar la fórmula: MS= Log (A(D)/T)+ FS(D) Donde FS(D)=1.66 Log D + 3.3 Una relación entre las magnitudes mb y MS es la siguiente: mb=0.56 MS + 2.9 MS=1.79mb – 5.18 Momento sísmico Escalar (M0), Es otra manera de medir el tamaño de un terremoto y se define (AKi, 1966) como: M0= µ u S Donde S es la superficie de fractura, u es el desplazamiento medio durante el terremoto y µ es la rigidez elástica del material rocoso. Momento momento (Mw), ya que la mb se satura hacia el valor 6.5 y la MS hacia el 7.5, Kamamori ideó una nueva magnitud, la momento MW, que depende directamente del momento sísmico escalar M0: MW= Log ((M0)/1.5) – 10.7 Así, terremotos que tenían MS parecidas pero cuya superficie de fracturación, disclocación, etc. Eran diferentes tienen diferentes MW; Por ejemplo, el terremoto de 1960 de Chile MW =9.5, terremotos de Alaska de 1964 MW=9.2, el terremoto de San Francisco MW=7.9. Magnitud duración, en el registro de terremotos locales, sobre todo con equipos de alta amplificación, el leer el período de la traza en el máximo es muy difícil, por lo que se ha propuesto una magnitud en función de la duración del registro como: Mt=a+b Log t + cD Donde t es la duración del sismograma, D es la distancia al epicentro y a,b y c constantes que han de determinarse para cada región.

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6. INSTRUMENTACIÓN SÍSMICA.4 En el presente capítulo se indica cuándo deben colcoarse instrumentos sísmicos en las edificaciones, en dónde deben localizarse y quién corre con los costos de los insteuemntos, del espacio que éstos ocupen y del mantenimiento y vigilancia de los mismos. 6.1. Instrumentación Sísmica en México.

Figura. 6. Instrumentación Sísmica

La participación de México en el desarrollo de la sismología moderna se inició propiamente el 1 de Abril de 1904. En esta fecha se reunieron en Estrasburgo dieciocho países, entre ellos México, con el fin de formar la Asociación Sismológica Internacional. Los países firmantes de la Asociación se comprometían a instalar en su territorio nacional una red de instrumentos sismológicos que permitiría mejorar notablemente las localizaciones epicentrales e iniciar el estudio metódico de los sismos utilizando instrumentos modernos distribuidos en todo el mundo, desde entonces nuestro país comprendió con mayor amplitud en fenómeno sísmico, con la ayuda de la instalación y creación de instituciones dedicadas al registro de los temblores. 6.2. Antecedentes. El desarrollo de una cultura sísmica siempre ha sido, es y será imprescindible, en el caso de México los sismos han marcado la ruta del inicio de la instrumentación sísmica. Para cumplir con los compromisos adquiridos en la reunión de Estrasburgo, el gobierno mexicano decretó la fundación del Servicio Sismológico Nacional (SSN) el 5 de septiembre de 1910, en ese momento el SSN quedó bajo el cargo del Instituto Geológico Nacional dependiente de la Secretaría de Minería y Fomento. Entre 1910 y Figura. 6.2. Sismografo horizontal Wiechert. 1923 se instalaron 9 estaciones sismológicas mecánicas autónomas en las ciudades de Oaxaca, Mérida, Chihuahua, Veracruz, Guadalajara, Monterrey y Zacatecas, la central fue instalada en Tacubaya, se eligieron sismógrafos Wiechert de fabricación alemana, siete de estos todavía operan en la actualidad y constituyen probablemente el sistema más antiguo de América, que ha operado por mayor tiempo en forma continua y que aún están en fructífera y continua operación. Los primeros estudios que se realizaron usando los datos generados por la red sismológica sirvieron para la elaboración de la primera carta sísmica de la República 4

Lagos Ortíz, S. Instrumentación Sísmica en México. Tesis. Instituto de Ingeniería. UNAM. 2014.

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Mexicana. El SSN pasó a ser parte de la Universidad Nacional Autónoma de México UNAM en 1929 y desde 1948 quedó adscrito al Instituto de Geofísica de la UNAM, en sus inicios el SSN contó con los instrumentos más moderno de la época, fue hasta los años sesenta que se comienza la instalación de sismógrafos electromagnéticos, llegando a tener aproximadamente 20 instrumentos autónomos, con grabación de las señales sísmicas en papel ahumado y fotográfico. Desde entonces ha operado ininterrumpidamente, con el objetivo principal de proporcionar información oportuna sobre la ocurrencia de sismos en el territorio nacional y la determinación de algunos de sus principales parámetros como son la magnitud y el epicentro. Actualmente, también coadyuva con actividades que permitan mejorar nuestra capacidad para evaluar y prevenir el riesgo sísmico y volcánico. Posteriormente en 1957 en San Marcos ocurrió un sismo en de magnitud 7.5 que derribó el Ángel de la Independencia, de ahí se llegaron a muchas conjeturas para reconocer la necesidad de medir y tener más información sobre temblores fuertes, esta información se debe obtener desde el origen del movimiento en la falla, así como su llegada a la superficie y su efecto en la población, estudiando sus efectos en el suelo y especialmente en estructuras vulnerables a daños que les pueda ocasionar este fenómeno. Ya se contaba con la instrumentación de la red del SSN, que sólo eran sismógrafos y siempre se saturaba su capacidad de registro durante los eventos de mediana a gran magnitud, la información era poco adecuada porque no se tenían los datos completos de las amplitudes de onda, por estas razones se instalaron los primeros instrumentos de registro de movimientos fuertes conocidos como acelerógrafos. 6.3. Sismografo. Se tarta de un instrumento que detecta las ondas sísmicas quen los terremotos o explosiones generan en la tierra. Se usan principalmente para determinar los epicentros y mecanismos focales. Existen distintos tipos de sismógrafos, pero la mayoría dependen, de alguna forma, del principio del péndulo. En un sismógrafo siemple para grabar movimientos horizontales de una estructura sujeta firmemente al suelo, se cuelga mediante un alambre un objeto pesado con un lápiz en la parte inferior. El làpiz está en contacto con un temblor giratorio a la estructura. Cuando una onda sísmica alcanza el instrumento, el suelo, la estructura y el tambor vibran de lado a lado, pero, debido a su inercia, el objeto suspendido no lo hace. Entonces, el lápiz dibuja una línea ondulada sobre el tambor. De tal forma que el sismógrafo es un instrumento que registra el movimiento del suelo causado por el paso de las ondas sísmicas producidas por un sismo. Los sismógrafos fueron ideados a fines del siglo pasado y perfeccionados durante este siglo hasta alcanzar un alto grado de perfeccionamiento eléctronico; sin embargo su principio básico no ha cambiado. 29

La sismometría considera tres tipos de sismógrafos: mecánico, electromagnético y de banda ancha. 6.4. Tipos de Sismógrafos. Sismógrafos Mecánicos, Este sismógrafo es el más simple y está constituido por un elemnto detector del movimiento (sismómetro) y un sistema de palancas que amplifican dicho movimiento. El sismómetro vertical más simple está formado por una masa (m), suspendida por un muelle de constante elástica (k) y con una amortiguación viscosa de constante c. Sismógrafos Electromagnético, La única variación de este sismógrafo en relación al anterior, es que el desplazamiento de la masa produce el movimiento relativo de una bobina en el campo magnético de un imán. En este caso la parte móvil es el imán y en otros la bobina. Al producirse el movimiento del suelo se genera corriente en la bobina proporcional a la velocidad (f) de movimiento del suelo, la cual pasa por un galvanómetro y produce una cierta deflexión del espejo.

Figura. 6.4. Sismógrafo Electromagnético.

Sismógrafo de Banda Ancha, Por lo general, los sismógrafos eran de dos tipos o registraban información sísmica en dos diferentes rangos de frecuencia, periodos cortos (1 seg) y periodos largo (15 – 100 seg). El primero adecuado para sismos que ocurren en el campo cercano y los segundos en el campo lejano. Figura. 6.4.b. Sismógrafo Electrónico.

6.5. Acelerógrafo. En la instrumentación sísmica de edificaciones deben empelarse acelerógrafos digitales de movimeitno fuertes. Los acelerógrafos proporcionan la variación de aceleraciones con el tiempo en el lugar donde están colocados. Los acelerógrafos contienen sensores dispuestos de manera de registrar la acelaración del terreno entres direcciones ortogonales, (dos horizontales y una vertical). En las proximidades del hipocentro de un sismo, el paso de las ondas sísmicas produce desplazamientos, velocidades y aceleraciones elevadas dependiendo de la amgnitud del 30

sismo y de su distancia epicentral. Esta zona llamada “campo cercano” es de interés para ingeniería sísmica ya que aquí se producen los mayores daños en las estructuras. Debido a las alta ffrecuencias que se generan (0.05 – 0.10 segundos) solo pueden ser registrados correctamente con los acelerógrafos. Este sistema no registra en continuo y generalmente se activa al ser exitado por una onda sísmica que se registra a alta velocidad en película, cinta magnética o disco digital. Durante el regisgtro de la aceleración de un sismo, paralelamente se realiza el registro del tiempo. 6.6. Sistemas de monitoreo sísmica en México. Todos equipo mencionandos anterioremnte fueron instalados principalmente en el Parqye de la Alameda Central, en Ciudad Universitaria y en el Edificio de la Torre Latinoamericana. Estos aparatos registraron los sismos de Acapulco en 1962. Con la gran cantidad de datos obtenidos hubo motivación para la instalación aislada de más equipos en la ciudad de México y en otros estados, pero en donde se le dió más importancia fue a la instrumentación de las obras hidroeléctricas que estaban en construcción, por lo que el Instituto de Ingeniería de la UNAM (II-UNAM) y de la Comisión Federal de Electricidad (CFE) se dieron a la tarea de implementar y operar las redes acelerográficas en esas grandes obras, ejemplos importantes son las presas La Villita, El Infiernillo, El Caracol, La Angostura, Chicoasén y Peñitas. El II-UNAM en 1973 instala el Sistema de Información Sismo Telemétrica de México (SISMEX), el cual fue un proyecto de registro en tiempo real sobre la actividad sísmica en el valle de México y estados aledaños, el sistema ha operado de manera ininterrumpida y es de gran importancia para la detección y localización de temblores, así como también para la realización de diversos estudios sismológicos, la red estuvo integrada por 9 estaciones remotas que contaban con sismómetros verticales de alta ganancia y cuya señal es enviada mediante un sistema de radio a un puesto central de registro ubicado en la ciudad universitaria.

Figura. 6.6. Localización de la red SISMEX y puesto central de registro.

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No es hasta 1978, cuando se establece el potencial sísmico de la brecha de Guerrero, ya que se originaron grandes sismos como: en 1899 (M=7.9), 1907 (M=7.6), 1908 (M=7.5 y 7.0), 1909 (M=7.2) y 1911 (M=7.5); desde entonces no han ocurrido temblores importantes en esa zona. En la porción sureste de esta brecha desde Acapulco hasta los límites con Oaxaca, no se han verificado eventos de importancia después de los terremotos de: 1957 (M=7.8), 1962 (M=7.2 y 7.1) y 1989 (M=6.9); de acuerdo Figura. 6.6.b. Acelerográfos, Digitales y Analógicos. con el tamaño de la brecha, la magnitud del sismo que se llegaría a presentar puede ser superior a una magnitud de 8 , existe la posibilidad de que no ocurra un solo sismo grande, si no que sucedan varios de menor magnitud en un periodo relativamente corto. Es necesario aclarar que no se puede precisar una fecha de ocurrencia del sismo, solamente se definen zonas con mayor probabilidad de ocurrencia por lo que se decide ubicar un arreglo de instrumentos sísmicos en dicho estado. El progreso de la instrumentación sísmica en México está sujeta a la evolución de la tecnología de los acelerógrafos, ya que con anterioridad se utilizaban equipos analógicos, cuyos medios de registro eran el papel y la película fotográfica, en los setentas aparecieron los instrumentos digitales dotados con sistemas de registro en cinta magnética, después surgen los primeros dispositivos con almacenamiento en módulos de memoria RAM sustituyendo a las cintas en casete. En 1985, la UNAM y la Universidad de Nevada-Reno instalación 20 estaciones acelerográficas en la región de Guerrero, resultó totalmente virtuoso ya que permitió registrar los sismos del 19 y 21 de Septiembre de 1985 con magnitudes M = 8.1 y 7.6 respectivamente, para obtener una colección de registros en zonas próximas al epicentro como en otras más alejadas, la ocurrencia de estos sismos y los graves daños que se han surgido en el país generan una perspectiva sobre la importancia de tener una adecuada instrumentación para el registro de movimientos fuertes. A pesar de todos estos avances recientes, es evidente que el número de estaciones sísmicas en México es aún insuficiente para un país que tiene una gran actividad sísmica. La red acelerográfica creció pero no tanto como se requería, no existían tantos instrumentos para el registro sísmico y la cobertura en el territorio era muy escasa, de tal manera que cuando ocurrieron los macrosismos de 1985 sólo se encontraban operando 20 acelerógrafos en el estado Guerrero y 9 en la ciudad de México, instalados al nivel del suelo y con la finalidad de cubrir toda la región de la brecha de Guerrero. Los acelerogramas obtenidos durante el sismo del 19 de Septiembre de 1985 en la Red de Guerrero y en la inicial red de la ciudad de México. En Guerrero los acelerogramas obtenidos se localizan a unos kilómetros del epicentro en las estaciones Caleta de Campos 32

y La Villita, que presentan aceleraciones máximas del orden de 160 cm/s2. En el caso de la ciudad de México se alcanzó un valor pico de 168 cm/s2 en la estación de la Secretaría de Comunicaciones y Transportes, ubicada en suelo muy compresible en donde se presentaron los mayores daños, en el caso de terreno firme pero no de roca se obtuvieron aceleraciones de 35 cm/s2 en la estación de Ciudad Universitaria.

Figura. 6.6.c. Acelerogramas obtenidos durante el sismo del 19 de Septiembre de 1985 en la red de Guerrero y en la Red de la Ciudad de México.

Debido a la ocurrencia de varios movimientos telúricos se marcó un cambio en la percepción sobre la importancia de la instrumentación sísmica en México, diversas instituciones se suman al esfuerzo de instalar y continuar operando redes acelerográficas como las de campo libre, destacan los casos del Centro de Instrumentación y Registro Sísmico (CIRES), el Centro Nacional de Prevención de Desastres (CENAPRED) de la Secretaria de Gobernación, el II-UNAM y el Instituto de Geofísica (IG-UNAM), la Red Interuniversitaria de Instrumentación Sísmica (RIIS), el Centro de Investigación Científica y Estudios Superiores de Ensenada (CICESE), la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP) y Fundación ICA. Estas Instituciones operan en sitios expuestos a un gran riesgo sísmico, ya que componen la red de registro de movimientos fuertes más importantes del país y cuya información generada es fundamental para el conocimiento del fenómeno sísmico. 33

6.7. Cobertura Instrumental en México. La instrumentación ha jugado un papel muy importante en el desarrollo de la ingeniería sísmica en México, actualmente cuenta con una significativa infraestructura de estaciones y sistemas de observación de sismos fuertes, siendo en su mayoría digitales, esta red se distribuye en las principales zonas sísmicas del país, gracias a esto se ha conseguido producir un extenso catálogo de información sísmica, esta información ha sido publicada por distintas instituciones para ponerla a disposición y la puedan utilizar según sea el caso. 6.7.1.

Servicio Sismológico Nacional SSN.

El SSN dependiente del IG-UNAM, para cumplir con su misión cuenta en la actualidad con 98 estaciones desplegadas en todo el país, dividas en cuatro sub-redes las cuales son: o Red Nacional de Observatorios Sismológicos de Banda Ancha RNOS. Está integrada por 54 estaciones, la mayor parte de los observatorios están equipados con un digitalizador Quanterra 24 bits, un sensor de velocidad STS-2 y un acelerómetro FBA23, en 39 estaciones de esta red se utilizan sistemas de comunicación satelital para la transmisión de datos en tiempo real y en las estaciones restantes se emplean sistemas de comunicación basados en radios de espectro disperso, líneas de comunicación telefónica y comunicación vía internet, en algunas estaciones se usan sistemas híbridos basados en la combinación de algunos de los medios de comunicación ya mencionados.

Figura. 6.7.1. Distribución de las estaciones de la red Sismológica de Banda Ancha en México. SSN.

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o Red Sismológica del Valle de México. Cuenta a la fecha con 31 estaciones digitales, en cada delegación de la Ciudad de México está desplegada al menos una estación de monitoreo sísmico, cada una de ellas está compuesta por un digitalizador y un sensor de velocidad, en los estados aledaños a la ciudad se encuentran otras estaciones, la mayor parte equipadas con digitalizadores y sensores de velocidad además de un sensor de aceleración. La transmisión de datos se realiza principalmente a través del uso de radios de espectro disperso, internet, satélite y combinaciones de los mismos. Para el caso de las estaciones ubicadas en la Ciudad de México el suministro eléctrico es de corriente alterna.

Figura. 6.7.1.b. Distribución de las estaciones de la red Sismológica en el Valle de México.

o Red Sismológica Convencional. Esta red está formada por 9 estaciones telemétricas distribuidas dentro del territorio nacional que envían su señal en tiempo real directamente a la Estación Central localizada en el IGF de la UNAM. La mayoría de los equipos utilizados son sensores verticales de periodo corto (1 seg.) y algunos de periodo largo. o Red Sismológica del Volcán Tacaná. El Tacaná es un volcán peligroso cuyos efectos eruptivos pueden tener consecuencias severas para la población y economía de la región de Chiapas y de Guatemala, mediante un monitoreo sísmico en tiempo real es posible detectar cambios en el estado de la actividad del volcán, para tomar acciones preventivas ante este fenómeno se instalaron 4 estaciones sísmicas triaxiales, estas utilizan paneles solares como fuente de alimentación, 35

la transmisión de datos se realiza en una primera etapa mediante radios de espectro disperso hacia la ciudad de Tapachula, donde son canalizados en una segunda etapa a través de un enlace satelital al centro de monitoreo del SSN en la Ciudad de México.

6.7.2.

Red Sismológica Telemétrica del Estado de Colima.

El estado de Colima puso en marcha la instrumentación de una red sísmica de 8 estaciones para el estudio y vigilancia del volcán de Colima, el equipo fue entregado a la Universidad de dicha entidad, encargándose de su instalación y operación a partir de 1989, los primeros resultados de la red provocaron su crecimiento, llegando a contar con un máximo de 15 estaciones. A partir de año 2001 se instalaron las primeras estaciones de banda ancha y en el 2006 se reciben 7 estaciones más del mismo tipo que las anteriores. Número de Identificación

Clave única De estación

Nombre de la Estación

Número de Identificación

Clave única De estación

Nombre de la Estación

1

EZV1

C. ALCOMÚN

12

ESUC

UNIVERSIDAD

2

EZV2

C. GRANDE

13

ESPJ

PABLO JUÁREZ

3

EZV3

NEVADO

14

COL

C. LA CUMBRE

4

EZV4

SOMA

15

EFRE

FRESNAL

5

EZV5

FRESNAL

16

BBPJ

PUEBLO JUÁREZ

6

EZV6

YERBABUENA

17

MNGR

MONTEGRANDE

7

EZV7

VOLCANCITO

18

SOMA

SOMA

8

ESSG

C. SAN GABRIEL

19

JUBA

J. BARRAGÁN INICIO CALDERA

9

ZLGC

MANZANILLO

20

INCA

10

ESPC

PEÑA COLORADA

21

ESLC

LA CURVA

11

ESAR

ARMERIA

22

COLI

C. LA CUMBRE

Tabla 8. Estaciones de la Red Sismológica Telemática del Estado de Colima.

Figura. 6.7.2. Ubicación de las estaciones de la Red Sismológica Tlemétrica del Estado de Colima.

36

6.7.3. Red Sismológica del Centro de Geociencias de Juriquilla, Querétaro CGE. Se han llevado a cabo varios monitoreos sísmicos en Querétaro, Guanajuato, San Luis Potosí, Durango, Aguascalientes, Jalisco, Michoacán y Chiapas, su objetivo es caracterizar la sismicidad de sismos regionales y nacionales, para apoyar a las autoridades y a la sociedad en la prevención del riesgo sísmico y para trabajar en el estudio de diferentes fenómenos, existe una la red que cuenta con 20 estaciones sismológicas. Número de Identificación

Clave única de estación

Nombre de la estación

Número de Identificación

Clave única de estación

1 2

Nombre de la estación

JRQG

JURIQUILLA

11

AMQG

AMEALCO

SJQG

SAN JOAQUÍN

12

ARSG

ARMADILLO

3

PAQG

PINAL DE AMOLES

13

NRSG

EL NARANJO

4

ASQG

ARROYO SECO

14

AQSG

AQUISMÓN

5

JPQG

JALPAN

15

CRSG

CERRITOS

6

SAQG

JALPAN

16

VHSG

VILLA HIDALGO LA REFORMA

7

LMQG

LANDA

17

LRSG

8

VGQG

VALLE DE GUADALUPE

18

TMSG

TAMASOPO

9

TLQG

TOLIMÁN

19

CVSG

C.D. VALLES

10

TXQG

TEQUISQUIAPAN

20

SCSG

SAN CIRO DE ACOSTA

Tabla 9. Estaciones de la Red Sismológica Telemática del Estado de Colima.

Figura. 6.7.3. Estaciones de la Red Sismológica del Centro de Geociencias de Juriquilla, Querétaro.

37

6.7.4.

Red Sismológica de la Universidad de Guadalajara.

El departamento de Ingeniería Civil y Topografía a través del Centro de Ciencias de la Tierra tiene instalada una red Sismológica, con el objetivo de monitorear el campo Geotérmico Cerritos Colorados en la Caldera Volcánica de la Primavera, esta red cuenta con 7 estaciones equipadas cada una con un sensor de velocidad, de las 7 estaciones, 6 son autónomas y una telemétrica, adicionalmente también se monitorea la Zona Metropolitana de Guadalajara con una red sismológica de 3 estaciones con sensor de velocidad; así mismo se tienen considerados 3 sitios para ampliar la red.

Número de Identificación

Clave única de estación

Nombre de la estación

Número de Identificación

Clave única de estación

Nombre de la estación

1

CCOR

CERRITOS COLORADOS

8

CCTR

CIENCIAS DE LA TIERRA

2

CAMP

EL CAMPAMENTO

9

IXTL

IXTLAHUACAN

3

CUES

LA CUESTA

10

PALO

EL PALOMAR

4

BARR

LA BARRANCA

11

CHAP

CHAPALA

5

AZUF

LA AZUFRERA

12

STFE

SANTA FE

6

AGUV

AGUA DE VICTORIANO

13

TQUI

TEQUILA

7

RIOC

CALIENTE

Tabla 10. Estaciones de la Red Sismológica de la Universidad de Guadalajara.

Figura. 6.7.4. Ubicación de las estaciones de la Red Sismológica de la Universidad de Guadalajara.

38

6.7.5.

Red Sismológica de Banda Ancha de Veracruz.

El proyecto considera la instalación de 8 estaciones sísmicas de banda ancha, similares a las del SSN, tres de ellas forman parte de la red de monitoreo sísmico del volcán San Martín. Se estableció que el equipo de comunicaciones y el enlace satelital serán aportados por el SSN como parte de la colaboración conjunta, por lo que se ha previsto que las señales que se generen serán transmitidas vía satélite a estas mismas instalaciones en tiempo real, mismas que serán reenviadas al Puesto Central de Registro del Centro de Ciencias de la Tierra de la Universidad Veracruzana con sede en la Ciudad de Xalapa y se prevé realizar el mismo ejercicio para las estaciones sísmicas del volcán San Martín.

NÚMERO DE IDENTIFICACIÓN

CLAVE ÚNICA DE ESTACIÓN

NOMBRE DE LA ESTACIÓN

1

JAIG

JALCOMULCO

2

NEIG

LA NUEVA ERA

3

CTIG

TEMPOAL (EL CANTARITO)

4

CQIG

COXQUIHUI

5

LBIG

LOS LIBERALES

6

PMIG

LA PERLA DE SAN MARTIN

7

RAIG

REVOLUCIÓN DE ARRIBA

8

CZIG

EL CENIZO

Tabla 11. Estaciones de la Red Sismológica de Banda Ancha de Veracruz.

Figura. 6.7.5. Ubicación de las estaciones de la Red Sismológica de Banda Ancha de Veracruz.

39

6.7.6.

Red Interuniversitaria de Instrumentación Sísmica.

El objetivo de la Red interuniversitaria de Instrumentación Sísmica es obtener registros de movimientos de temblores fuertes medidos en los principales centros urbanos de México. Número de Identificación

Clave única de estación

Nombre de la estación

1

RIDS

LA SALLE

2

RIMS

MORELIA S

3

RIXU

UNICACH

4

RITB

CEBETIS #32

5

RITC

CENTRAL UAEM

6

RITE

CETIS #23

7

RITL

CELE

8

RITP

PREPARATORIA #5 UAEM

9

RITS

FACULTAD DE PSICOLOGÍA UAEM

10

RIGU

CENTRAL ITESO

11

RICC

COLIMA

Tabla 12. Estaciones de la Red Interuniversitaria de Instrumentación Sísmica.

6.7.7.

Red de Monitoreo Sísmico Volcánico en Chiapas.

En el 2009 se construye y entra en operación el Centro de Investigación en Gestión Riesgos y Cambio Climático, con el cual se fortalece la red de monitoreo sísmico-volcánico en Chiapas. Actualmente la red sísmica del volcán Chichón está conformada por tres estaciones (Viejo Volcán, Francisco León y Nicapa); la red sísmica del volcán Tacaná integrada por las estaciones (Pavencul, Chiquihuites y La Patria), y finalmente la red sísmica del Estado de Chiapas con las estaciones (Tuxtla Gutiérrez, Comitán, Pijijiapan y Tapachula).

Figura. 6.7.7. Ubicación de las estaciones de la Red de Monitoreo Sísmico Volcánico en Chiapas.

40

6.7.8.

Red Sismológica Telemétrica de Jalisco.

El objetivo general de este proyecto es instalar un red sísmica y acelerométrica, para generar los datos que permitan conocer y estudiar el peligro sísmico asociado a los procesos tectónicos en el bloque de Jalisco, para la elaborando una microzonificación adecuada a los parámetros sísmicos de cada zona, para que se llegue a la elaboración de reglamentos de construcción que garanticen que las construcciones sean sismoresistentes. La red aún se encuentra en desarrollo. 6.7.9.

Red Sismológica de Nuevo León.

Cuenta con dos observatorios sismológicos en los campus de la Universidad Autónoma de Nuevo León, el primero de ellos en la Facultad de Ciencias de la Tierra, localizada en Linares, con clave de estación (LNIG). En el campus Mederos ubicado en la ciudad de Monterrey se encuentra la otra estación, con clave MNIG. Las estaciones sismológicas forman parte de la red del SSN en colaboración con la Universidad Autónoma de Nuevo León. 6.7.10.

Red Sísmica Sinaloense.

El objetivo de la red sísmica local del Centro de Ciencias de Sinaloa es realizar el monitoreo sísmico en tiempo real de los sismos que ocurren en el estado al igual que los sismos regionales, proporcionando información al SSN, la red está conformada por tres estaciones sismológicas, que son: Topolomampo (TSIG), Sanalona (SCUL), Huites (CHOIX). 6.7.11.

Estación Sismológica de la Universidad Autónoma de Yucatán.

Está integrada por la estación (MYIG) localizada en Mérida, misma que pertenece a la Red de Estaciones de Banda Ancha del SSN, cuyo objetivo es monitorear la respuesta sísmica del norte de la península de Yucatán ante sismos locales y telesismos, además de esta estación existen dos más, una en Tepich Municipio de Quintana Roo y otra en Sabancuy Campeche. La estación MYIG es operada por la Universidad Autónoma de Yucatán a través de su Facultad de Ingeniería, mediante un convenio con la UNAM y con el apoyo del SSN al cual pertenece. 6.7.12.

Estación Sismológica de la Universidad Estatal de Sonora.

Se inició en el año 2000 las iniciativas interinstitucionales del Centro de Estudios Superiores del Estado de Sonora (CESUES), el CICESE, la Unidad de Protección Civil del Estado de Sonora y del Centro Ecológico de Sonora, instalando la primera estación sismológica en Hermosillo para comprender y prever el efecto de los sismos que ocurrieran en la región, ya que se tiene el conocimiento de la existencia de dos grandes zonas sismogénicas: La primera al noreste de Sonora que en 1887, que produjo un sismo de magnitud M=7.4 provocando grandes daños en la ciudad y en la zona serrana. Una 41

segunda zona sismogénica se localiza en la parte central del Golfo de California que delimita la frontera entre las placas tectónicas del Pacífico y de Norteamérica, en donde se han presentado sismos de magnitud mayores de 7. 6.7.13.

Red Acelerográfica del Instituto de Ingeniería.

el instituto de Ingeniería de la Universidad Nacional Autónoma de México mantiene en operación una red de estaciones con equipo acelerográfico, las estaciones cuentan con un arreglo de tres sensores de aceleración colocados en dispositivos ortogonales, esta disposición permite conocer el movimiento de una partícula en tres direcciones del espacio. Se ha expandido a lo largo de la closta hacia los estados de Oaxaca, Chiapas y en ciudades como Puebla, Acapulco y líneas de atenuación como la que va de Acapulco hacia la Ciudad de México y de Puerto Ángel a la Ciudad de México.

Figura. 6.7.13. Ubicación de las estaciones de la Red de Monitoreo Sísmico Volcánico en Chiapas.

6.7.14.

Red Acelerográfica del Valle de México.

La red de la Ciudad de México ha experimentado un crecimiento importante y hoy en día cuenta con 200 estaciones acelerográficas de campo libre y algunas de pozo profundo, la mayoría de ellas son operadas por el CIRES; el II-UNAM mantiene en funcionamiento 6 estaciones de campo libre y 5 de campo libre en estructuras.

42

Figura. 6.7.14. Estaciones que existen actualmente en el Valle de México.

6.7.15.

Red Acelerográfica de la Ciudad de Oaxaca.

Otra de las ciudades instrumentadas es la Ciudad de Oaxaca, en ella se instaló en el año 1999 una red de once estaciones de registro acelerográfico, ésta es complementaria al proyecto general de la Red Acelerográfica de la Costa de Oaxaca y de la línea de atenuación de Puerto Ángel a la Ciudad de México. Con la finalidad de investigar la forma en que las ondas sísmicas se propagan tanto a lo largo de la costa como continente adentro.

Figura. 6.7.15. Red Acelerográfica de la Ciudad de Oaxaca.

43

6.7.16.

Red Acelerográfica de la Ciudad de Acapulco.

Acapulco es una de las ciudades que también se ha instrumentado debido a la alta ocurrencia de movimientos sísmicos que acontecen frente a sus costas y por el elevado número de edificaciones que existen en la ciudad, pero sobre todo porque se sigue esperando el macrosismo de la brecha de Guerrero, el cual sería importante registrar. La red actual cuenta con siete estaciones acelerográficas en diferentes tipos de suelo y una de pozo (ACPD) a 63 m de profundidad.

Figura. 6.7.16. Red Acelerográfica de la Ciudad de Acapulco, Gro.

6.8. Red de la Comisión Federal de Electricidad CFE. Se encuentra en operación desde el 2007, el objetivo de la red es conocer las aceleraciones a las que están sometidas las infraestructuras ante la ocurrencia de un evento sísmico y obtener de manera oportuna una evaluación de daños, la red cuenta con 28 estaciones, además opera con sensores de aceleración. NÚMERO DE IDENTIFICACIÓN

CLAVE ÚNICA DE ESTACIÓN

NOMBRE DE LA ESTACIÓN

NÚMERO DE IDENTIFICACIÓN

CLAVE ÚNICA DE ESTACIÓN

NOMBRE DE LA ESTACIÓN

1

HUAPA-GEIC-CT

SUBESTACIÓN HUAJUAPAN DE LEÓN

15

CAC6-GEIC-SSE

CAJÓN MARGEN DERECHA

2

HUATC-GEIC-CT

SUBESTACIÓN HUATULCO

16

INPT-GEIC-SSE

INFIERNILLO POTABILIZADORA

3

OAXD-GEIC-CT

OAXACA DISTRIBUCIÓN

17

MALD-GEIC-SSE

MALPASO MARGEN DERECHA

4

OMETP-GEIC-CT

OMETEPEC OFICINAS

18

VILI-GEIC-SSE

VILLITA MARGEN IZQUIERDA

5

PESCO-GEIC-CT

SUBESTACIÓN PUERTO ESCONDIDO

19

PEND-GEIC-SSE

PEÑITAS MARGEN DERECHA

6

SMARC-GEIC-CT

SAN MARCOS OFICINAS

20

TEMD-GEIC-SSE

TEMASCAL MARGEN DERECHA

7

PUDI-GEIC-CT

SUBESTACIÓN PUEBLA II

21

DBBO-GEIC-SSE

DOS BOCAS BODEGAS

44

8

PPENS-GEIC-CT

SUBESTACIÓN PUERTO PEÑASCO

22

CVCL-GEIC-SSE

CECILIO DEL VALLE CAMPO LIBRE

9

SFELB-GEIC-CT

SAN FELIPE OFICINAS

23

NOVI-GEIC-SSE

NOVILLO MARGEN IZQUIERDA

10

TAPCH-GEIC-CT

TAPACHULA OFICINAS

24

PTSU-GEIC-SSE

PETACALCO SUBESTACIÓN

11

AGMI-GEIC-SSE

AGUAMILPA MARGEN IZQUIERDA

25

RSMI-GEIC-SSE

SAN RAFAEL MARGEN IZQUIERDA

12

ANGE-GEIC-SSE

ANGOSTURA SUBESTACIÓN

26

SRMI-GEIC-SSE

SANTA ROSA MARGEN IZQUIERDA

13

CHII-GEIC-SSE

CHICOASEN MARGEN IZQUIERDA

27

ZIMI-GEIC-SSE

ZIMAPAN MARGEN IZQUIERDA

14

CARI-GEIC-SSE

CARACOL MARGEN IZQUIERDA

28

SOLI-GEIC-SSE

SOLEDAD MARGEN IZQUIERDA

Tabla 13. Red Acelerográfica de Comisión Federal de Electricidad CFE.

Figura. 6.8. Red Acelerográfica de Comisión Federal de Electricidad CFE.

6.9. Redes Sismológicas. Una red sismológica es una infraestructura por un conjunto de estaciones que operan entre sí para el envío y almacenamiento de la información, así como para el monitoreo de la sismicidas local o regional en las zonas con mayor potencial de sismos, estas redes refuerzan e integran los sistemas actuales de observación sísmica, mediante sistemas de comunicación y estructuras de recepción de información como son las estaciones sismológicas. Una estación sismológica es una instalación donde se lleva a cabo la medición y la observación, permitiendo obtener los registros de velocidad al paso de las ondas sísmicas que se producen en el sitio donde está instalada, los elementos que integran una estación son, la caseta que resguarda el sistema de registro, un sistema de control de timpo, los sistemas de alimentación de energía eléctrica, así como también el sistema de comunicación.

45

El sismógrafo es un instruemnto que sirbve para registrar la amplitud de las oncilaciones del terreno en sentido vertical y horizontal producidas por un sismo, originando un registro de velocidad en función del tiempo y trascurrido. El mecanismo consiste de una masa (M) suspendida de un resorte de rigidez (K) ligado a un soporte acoplado al suelo; cuando el soporte se sacude al paso de las ondas sísmicas la inercia de la masa (M) hace que ésta permanezca un instante en el mismo sitio de reposo, cuando la masa sale del reposo oscila. El movimiento posterior del péndulo no refleja el movimiento del suelo, por lo cual se ha incorporado un elemento amortiguador, que permite a la masa volver a su posición inicial. En este caso dicho elemento se representa por una lámina sumergida en aceite, proporcionando un valor (C) de amortiguamiento al sistema.

Figura. 6.9. Princicipio del Funcionamiento de un sismógrafo.

6.10.

Redes acelerográficas.

Una estación acelerográfica es una infraestructura de medición y observación adecuada para obtener los registros de aceleración de las ondas sísmicas, pueden estar construidas sobre roca o suelos naturales, los elementos que integran una estación son, la caseta, el sistema de registro, un sistema de control de tiempo, los sistemas de alimentación de energía eléctrica y el sistema de comunicación. A grandes rasgos la estación acelerográfica es similar a la sismológica, ya que está integrada por una caja metálica empotrada en una base de concreto armado, en el interior de ella se encuentra el acelerógrafo o registrador sísmico, cuanta con un regulador de corriente y las baterías que abastecen de energía al todo el equipo. Por otra parte una torre metálica donde se instala el sistema de posicionamiento global GPS y las celdas solares conectados al equipo por medio de cables que van en un ducto en el suelo hasta llegar a la estación.

46

Figura. 6.10. Estación Acelerográfica.

El Acelerógrafo es un dispositivo que mide la aceleración que actúa sobre los suelos y los edificios, funcionan con los mismos principios que un sismógrafo pero sus características dinámicas son tales, que son más sensibles a los cambios de aceleración que a los de velocidad, su relación masa/rigidez es más pequeña que la de un sismógrafo ya que la rigidez es mucho mayor para poder tener una amplificación menor y captar un registro sísmico completo en el acelerograma, su sensibilidad disminuye haciéndolo apto para registrar eventos sísmicos de mayor magnitud. Poseen dispositivos de arranque que se activan cuando el movimiento alcanza cierta magnitud, entra en operación solo cuando se sobrepasa el umbral establecido. El acelerógrafo tiene una memoria de pre-evento, que es el almacenamiento disponible para guardar los valores anteriores al umbral de activación, este umbral es un valor de aceleración predeterminado, que una vez que se alcanza, permite que el equipo almacene la información. También posee una memoria de pos-evento, para el almacenamiento después de cierto tiempo que se haya dejado de cumplir con el umbral de activación para poder tener el registro completo del sismo. Este dispositivo está comprendido por dos partes principales que son los sensores y el registrador; los primeros se componen de acelerómetros con arreglos triaxiales en forma ortogonal, el registrador tiene tres componentes, la primera de sus partes realiza la conversión analógica-digital, la segunda se encarga del control de datos y la ultima de su almacenamiento. Su operación consiste en convertir las señales análogas de los sensores a muestras digitales. 47

6.11.

Sistema de Alerta Sísmica en la Ciudad de México.5

En la ciudad de México opera desde hace cerca de Diez años un Sietam de Alerta Sísmica, desarrollado por el centro de instrumentación y Rgeistro Sísmico de la Fundación Javier Barro Sierra que es practicamente único en el mundo. Se basa en el hecho de que los sismos que más afectan a la ciudad ocurren a gran distancia de la misma, en la costa del océano Pacífico, por lo que las Ondas que producen la Vibración del terreno y los daños, tardan más de un minuto en llegar a la ciudad, lo que permite instalar una red de instrumentos a lo largo de costa, que detecte el sismo en el momento en que ocurre y envíe una señal de radio a una estación de control en la ciudad de México, que puede disparar una señal de alerta con cerca de 50 segundos de anticipación a que comience la sacudida en la ciudad. El sistema ha sido utilizado en planteles escolares y en algunos edificios públicos, donde se espera que la población desaloje rápida y ordenadamente los edificios y se reuna en las zonas de seguridad al escuchar la señal de alarma.

Figura. 6.11. Con el propósito de contribuir en la mitigación de los efectos desastrosos en la Ciudad de México que lleguen a causar los sismos fuertes provenientes de la <>, el Centro de Instrumentación y Registro Sísmico (CIRES), A.C., creado en 1986, bajo el auspicio de la Fundación Javier Barros Sierra, obtuvo el apoyo económico de las autoridades del Gobierno de la Ciudad de México para diseñar y construir el Sistema de Alerta Sísmica (SAS).

5

https://www.youtube.com/watch?v=ss6hg9Q0qRs National Geographic Mega Ciudades, Ciudad de México. [Consultado 23 de Enero del 2016]. Muy Recomendable.

48

6.12.

Brecha Sísmica de Guerrero.

Se conoce como brecha sísmica aquél segmento de contacto entre placas en el que no se ha producido un temblor de importancia (Magnitud mayor que 7 grados) en un lapso relativamente grande, que para México los investigadores han definido como de más de 30 años. Cuando la brecha sísmica libera su energía (produciendo un temblor), es necesario un nuevo periodo de acumulación de energía, hasta que se rebase la resistencia de las rocas o la fricción entre ellas y se origine en el lugar un nuevo temblor. Una de las brechas sísmicas que en México peuden generar uno o varios sísmos de gran magnitud en un futuro cercano es aquella de la costa de Guerrero. En la comunidad científica existe consenso acerca de que actualmente la zona de mayor potencial sísmico en nuestro país es la Brecha de Guerrero. En su porción noroeste (Zihutanejo-Acapulco), se originaron grandes sismos en 1899 (M 7.9), 1907 (M 7.6), 1908 (M 7.5, 7.0), 1909 (M 7.2) y 1911 (M 7.5), desde entonces no han ocurrido temblores importantes en esa zona. En la porción sureste de esta brecha (desde Acapulco hasta los límites con Oaxaca), no se an verificado eventos de importancia después de los terremotos de 1957 (M 7.8), 1962 ( M 7.2, 7.1) Y 1989 ( M 6.9). De acuerdo con el tamño de la brecha, la magnitud del sismo que se peude llegar a presentar puede ser superior a 8.0 grados; no obstante, existe la posibilidad que, en vez de un solo sismo grande, suceden varios de menor magnitud en un periodo relativamente corto.

Figura. 6.10. Estación Acelerográfica.

49

Conclusiones No cabe duda de la importancia del estudio de la Ingeniería Sísmica, porque en el contexto de la sismicidad mundial, México tiene, en un su gran mayoria de territorio, un alto nivel de exposición al peligro sísmico por contrarse asociado al Cinturón de Fuego del Pacífico, ya que esta es la más importante zona generadora de sismos, terremotos. De igual manera es claro, que este fenómeno y ningún otro se puede controlar a tarvés de otros medios, pero sí podemos trabajar, investigar más, con respecto a este fenómeno natural, muchos de los cuales no son originados por medios del hombre como se mencionó. Dicha forma tampoco se cuenta altualmente con un procedimiento confiable para predecir su ocurrencia, indicando con superficie anticipación la ubicación del epicentro, la magnitud y tiempo de origen. Por ello la correcta utilización, actualización de las normas de construcción en cuanto a materia de sismicidad. Por tanto es fundamental destacar que la medición del fenómeno sísmico es una actividad indispensable que permitirá recoelctar información para la realización de estudios que tiendan a mitigar sus efectos.

50

Referencias, Bibliografías: 1. Servicio Sismológico Nacional [Internet], http://www.ssn.unam.mx/ . Fecha de Consulta {23 de Enero del 2016}. 2. Centro Nacional de Prevención de Desastres CENAPRED, (2001), Fascículos: Sismos, Secretaría de Gobernación, México, D.F. 3. J.Tarbuck, E. y K. Lutgens, F. Ciencias de la Tierra, una introducción a la geología física. Editorial Pearson. 8va Edición. Madrid. 2005. 4. Cruz Atienza, V.M. Los Sismos, una amenza Cotidiana. Edit. La caja de los Cerillos Ediciones, UNAM. México, D.F. 2013. 5. Herrera Revilla, I. y Ponce Mori, L. Los Sismos y Sus Causas. Instituto de Geofísica, UNAM. México, D.F. 6. Vidal Sánchez, F. Los terremotos y sus Causas. Instituto Andaluz de Geofísica y Prevención de Desastres Sísmicos. Universidad de Granada. 7. Centro Nacional de Prevención de Desastres CENAPRED, Ondas Sísmicas. PDF. 8. Dávila Madrid, R. Sismología. Posgrado en Ciencias de la Tierra. Centro de Geociencias UNAM-Campus Juriquilla. México, 2011. 9. Herráiz Sarachaga, M. Conceptos Básicos de Sismología para Ingenieros. Centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigaciones de Desastres. Lima, Perú. 1997. 10. Lagos Ortíz, S. Tesis de Pregrado: La Instrumentación Sísmica en México. Instituto de Ingeniería, UNAM. México. 2014. 11. Nava Sánchez I, y Ortíz Ibarra, L. Tesina de Pregrado: Sismología. Instituto Politécnico Nacional. México. 2006. 12. Luque Vergara, N. Tesis de Posgrado: Revisión del Catálogo Sísmico Centroamericano en la Región del Punto Triple Cocos-Nazca-Caribe. UNAM. 2011. 13. Youtube/ National Geographic Mega Ciudades, Ciudad de México. [Intenet]. https://www.youtube.com/watch?v=ss6hg9Q0qRs . VIDEO MUY RECOMENDABLE. Fecha de Consulta {23 de Enero del 2016}

51

Anexo

52

México 1985 México es uno de los países del mundo con mayor actividad sísmica. Se registran más de 90 sísmos por año con una magnitud superior a cuatro grados en la escala de Richter. Las reparticiones geopolíticas con mayor riesgo sísmico son: Jalisco, Colima, Michoacán, Guerrero, Puebla, Oaxaca, Chiapas y la Ciudad de México. La energía que se libera es principalmente de origen tectónico, y se produce por la subducción de la Placa de Cocos en la plataforma continental de Norteamérica. El 19 de septiembre de 1985, un terremoto de gran intensidad provocó graves daños y la muerte de numerosas personas en la Ciudad de México. Una fuerte sacudida estremeció a sus habitantes y edificios. Pocos segundos después el ritmo normal, definitivamente alterado, había dado paso al horror y al asombro. En las áreas centrales de la ciudas las ondas sísmicas tuvieron una aceleración cuatro veces mayor que las registradas en áreas periféricas. La estructura del subsuelo en esta parte de la ciudad, ubicada en la antigua área lacustre y constituida por depósitos de arcilla blanda de alta comprensibilidad, y la composición topográfica y geológica perimetral determinaron una compactación ddiferencial de los

sedimentos y licuefacción produciendo un sin número de ondas que fueron activadas por la resonancia de las ondas sísmicas atrapadas en el Valle de México. El daño mayor ocurrió en esta área, al norte del Distrito Federal, precisamente localizada sobre la antigua zona lacustre donde estaba la vieja ciudad azteca de Tenochtitlan. El origen del terremoto del 19 de septiembre se halla en la rotura del contacto entre las placas de Cocos y de Norteamérica, en una extensión de 50 km. x 170 km y a unos 18 km de profundidad. Su magnitud fue 8.1. La intensidad en la superficie directamente sobre la zona de ruptura alcanzo IX en la escala MM. Forzando el uso de esta escala para referimos a la ciudad de México, cabe asignarlo también IX en partes de la ciudad. Esto, no obstante la gran distancia focal (370 Km), que atenúa fuertemente las ondas en roca, pues los efectos de sitio las amplifican dramáticamente, principalmente en ciertos rangos estrechos de frecuencia de vibración.

53

Por la estratigrafía profunda del valle de México, las ondas que llegaron aquí a la superficie superior rocosa tenían, en comparación con temblores en otros sitios, un contenido excepcionalmente alto de energía en un intervalo de frecuencias que abarca justamente aquellas que más amplifican las arcillas del valle. A su vez, las construcciones que, al experimentar grandes oscilaciones, vibraban naturalmente en este rango de frecuencias (en general edificios de 7 a 15 pisos) sufrieron los máximos daños. Un fenómeno natural, sumado a las condiciones del asentamiento, hacían que se diera esa catástrofe. Las

particularidades históricas y geográficas a las que nos referimos se deben a la implantación de la ciudad (características del subsuelo y sismicidad de la región) y a su desarrollo (crecimiento explosivo y anárquico, tugurización del centro histórico, especulación con el suelo urbano). Gran parte del territorio Mexicano está sometido a movimientos telúricos, cmo resultado de la actividad de la fallas geolñogicas que se encuentran frente a la costa del Pacífico. Por ejemplo, desde 1420 hasta el 19 de septiembre de 1985, la misma falla geológica provocó 122 temblores. Pero el 19 de Septiembre

Fig. 1. PlacasTectónicas En territorio Mexicano.

54

de 1985, a las 7:19 hrs, se produjo un simo cuya duración fue de tres minutos, según algunos informes; aunque no se descarta que podría haberse tratado de dos movimientos con una separación de escasos segundos entre ambos. Sie bien se vieron afectadas otras zonas del interior del país, en la capital alcanzó una intensidad de 8.1 en la escala de Richter, según el Instituo de Geofífica de la Universidad Autónoma de México; con lo que quedaron superadas todas las previsiones de las normas de construcción vigentes, realizadas sobre la base del último sismo impotante, es decir el que se registró en 1957. El foco se localizó aproximadamente a 20 km, d ela costa del Océano Pacífico, frente a la Ciudad de Lázaro Cárdenas, Narvarte. Su extensión fue de unos 25 km2, es decir el equivalente al 5% del área metropolitana, mientras que los daños menores abarcan un área de 65 km2. La mayor parte de las construcciones gravemente afectadas o derrumbadas, habían sido construidas en las últimas tres décadas. Los edificios más antiguos en general no sufrieron daños provocados en forma directa por el sismo, pero en muchos casos se vieron afectados por la caída o las fallas producidas en construcciones contemporáneas colindantes. Buena parte de las obras más dañadas eran de altura media, calculándose que la mitad de los edificios que

en el estado de Michoacán, a unos 350 km, del valle de México. Un día despúes, 20 de Septiembre, a las 18:38 hrs, se produjo una primer réplica de importancia, que alcanzó los 7.3 grados en la escala de Richter, provocando nuevos derrumbes y pánico en la población. Muchas de la edificaciones habían resistido el terremoto de 1957 y otras eran estructuras nuevas, acogidas a las normas de construcción antisísmica. La zona más afectada por el sismo fue la delimitada al norte por el Conjunto Habitacional Nonoalco-Tlatelolco, al oriente por la Calzada de la Viga y el Anillo de Circunvalación, al sur por el Viaducto Miguel Alemán y al poniente por el Circuito Interior. A ésta, hay que sumar el sector norte de la Colonia quedaron totalmente destruidos, tenían entre 6 y 10 pisos, cuyo período de vibración coincidió con el del sismo. Los de uno o dos niveles o de altura superior a la media, no sufrieron mayores consecuencias. Se desplomaron, entre otros edificos de importancia, los que albergaban a la Secretaría de Comunicaciones y Transportes, el Multifamiliar Benito Juárez, el Hotel Regis, el Centro Comercial Astor, el Hospital Juárez, el Centro Médico, los Televiteatros y el Televicentro, donde funcionaban los estudios de televisión de la cadena privada Televisa.

55

Derrumbe de las vecindades, que a pesar de que área afectada no fue importante en relación al tamaño de la concentración, se destruyeron entre 30 y 50 mil viviendas, mientras que la cantidad de muertos se sintuó entre 40 y 60 mil. Entre las causas de este desatre se contaban la magnitud y características del simo, y el comportamiento del subsuelo. Pero también fueron decisivos factores huamnos, como los errores en el diseño de las estructuras, las fallas constructivas o las modificaciones de los estados de carga en los edificios, originados en el cambio de destino.

CARACTERIZACIÓN DEL DESASTRE Y ACCIONES EMPRENDIDAS DE INMEDIATO.

El origen del desatre que afectó a México encuentra explicación en la relativamente reciente teoría teoría tectónica, según la cual la litósfera de la tierra está constituida por alrededor de una docena de placas que se desplazan en direcciones diferentes, mientras algunas se alejan entre sí, otras se acercan. En el caso concreto de México y parte de América Central, la placa de Cocos está desplazándose hacia, e intoduciéndose por debajo de, la placa de América del Norte. La interacción entre las placas citadas había acumulado una gran cantidad de

Fig. 2. Ubicación del Epicentro Terremoto de 1985, Ciudad de México.

56

energía que se liberó por medio de los dos sismos complementarios que se produjeron los días 19 y 20 de Septiembre de 1985. Tales sismos, que alcanzaron el grado de Terremoto, se originaron a una distancia aproximada de 400 kilómetros del Distrito Federal, en las costas del Estado de Guerrero, muy cerca de la desembocadura del Río Balsas. Como ya se mencionó anteriormente, que el primer sismo se produjo a las 7 horas 18 minutos6 del día 19 de Septiembre de 1985 en un ounto situado en la latitud 19.9o N y 102.5o O. El segundo fue una réplica a las 19 horas 38 munutos del día siguiente, en un punto situado al suroeste del primer epicentro. Dicho terremoto tuvo una magnitud de 7.8 (Ondas Cortas, MS) y de 8.1 (en ondas largas, MW) en la escala de Richter, constituyéndose en uno de los más fuertes experimentados en épocas recientes en la región. El segundo sismo alcanzó una magnitud de 7.3 (en ondas cortas) de la misma escala de Richter y complementó la ruptura de la antigua unión entre las placas. Unos análisis preliminares de la información recibida indicaron que el sismo tuvo virtualmente una sola frecuencia, con ciclos de 2 segundos de duración, lo cual desafortunadamente coincide con la resonancia de los suelos del Valle de 6

Hora Local.

México, que fluctúa entre 2 y 3 segundos, lo cual produjo un efecto devastador sobre edificaciones de ciertas características. Los daños curbrieron una extensión muy amplia, lo cual se concentró la mayor parte en el Distrito Federal. Lo que explica por una combinación de factores entre los que cabe citar que muchas edificaciones entre los 8 y 15 pisos de altura, entraron en resonancia debido a la larga duración del sismo. SECTOR VIVIENDA.

Los daños en vivienda estuvieron concentrados principalmente en la zona central del Distrito Federal, y en menor medida en localidades del interior del país. La mayoría de los edificios que se derrumbaron fue de tipo multifamiliar y fue preciso desalojar para proceder a su demolición. Se perdieron, y fueron demolidos acerca de 30 000 viviendas y se dañaron más o menos 60 000 más. El costo actual de repocisión de las edificaciones destruidas se estima en 158 500 millones de pesos, mientras que el de reparación de las unidades que resultaron dañadas se sitúa en los 21 800 millones.

SECTOR SALUD.

El sector salud fue uno de los más severamente afectados por el 57

desastre. 500 edificios de las distintas entidades del sector resultaron dañadas en grado diferente, perdiéndose cpmpletamente 9 de ello y reduciéndose en 5000 camas. Se estima que las pérdidas en activos fijos del sector se elevan hasta los 177 000 millones de pesos, lo que incluye mobiliario, y equipo perdido o dañado.

SECTOR VIVIENDA.

Los movientos telúricos afectaron a unos 450 planteles escolares y administrativos. Alrededor de 40 unidades fueron demolidas. El costo total de reposición de las aulas y edificios perdidos se sitúa en 109 000 millones de pesos, además de todos lo equipo que fueron estimados entre los 21 400 millones de pesos. SECTOR SERVICIOS.

Las edificaciones de los sectores de servicios fueron fuertemente afectados, por lo que su prestación se vio también interrumpida en grado y duración diversa. Se considera que aproximadamente 880 edificaciones fueron totalmente destruidas o demolidas. De los edificos ocupados por la administración pública se vieron severamente afectados, un total de 125 edificios, tanto porpiedad del estado como particulares, fueron destruidos o demolidos. El costo de reposición de los edifcios destruidos o demolidos, reparaciones de lo dañado

y del mobiliario, se estima en 390 250 millones de pesos. En telecomunicaciones el costo de reposición de los equipos de las centrales principales, se estima en 37 000 millones de pesos.

DEMOLICIÓN Y REMOCIÓN DE ESCOMBROS.

Por ley del estado se empezó la demolición de los edificios que fueorn dañados total o parcialmente, así como la remoción de los escombros. Se calcula al respecto una erogación cercana a los 46 800 millones de pesos.

El sismo puso en evidencia que los problemas de la Cidad de México no son arquitectónicos o urbanísticos sino estructurales. Así pues el sismo sirvió para poner en evidencia, una vez más las consecuencias del crecimiento descontrolado de una ciudad, en un país cuyo modelo de desarrollo histórico priorizó a la capital en desmedro del resto del territorio. Dos aspectos del simo de México acaecido el 19 de Septiembre con de particular importancia para la práctica de la ingeniería geotécnica. Primero, el grado de amplificación del suelo experimentado en grandes porciones de la ciudad de México no había sido observado antes en ninguna gran ciudad, y segundo, como resultado de la intensa sacudida, muchas 58

cimentaciones sufrieron un excesivo hundimiento, inclinación o daño. Los movimientos del terreno durante el terremoto del 19 de Septiembre de 1985 están entre los más grandes que se han experimentado en la ciudad. El factor más importante responsable de este comportamiento fue la amplificación dinámica de las ondas sísmicas incidentes en el lecho sedimentario del viejo lago de Texcoco. La evidencia de esta amplificación del suelo proviene de acelerómetros localizados dentro de la región lacustre que registraron un máximo de aceleración de aproximadamente 0.2 g, con un periodo dominante de cerca de 2 segundos. COMPORTAMIENTO DE ESTRUCTURAS.

El comportamiento de las construcciones en la ciudad de México durante el terremoto del 19 de Septiembre es de gran interés para la ingeniería. Sufrieron colapso o daños mayores aproximadamente 300 estructuras. Este fue sólo un pequeño porcentaje del número total de construcciones, la mayoría de los cuales subsistieron sin ningún daño estructural importante.

Referencias: 1. Sánchez de Carmona, M. “La reconstrucción de la Ciudad de México: consideraciones urbanísticas”. Universidad Autónoma Metropolitana, México, 1985.

2. Magadan M. y López Morales F. “El sismo de 1985 en México: destrucción Reconstrucción”. SUMMA. 1986.

y

3. Organización Panamericana de la Salud. “Crónicas de Desastres”. México. 1985.

4. Comisión Económica para América Latina y el Caribe (CEPAL). Daños cauados por el Movimiento Telúrico en México y Sus Repercusiones sobre la Economía del País. Naciones Unidad, 1992.

5. Rosenblueth E. y Orozco Castellano, J. “Macrosismos: Aspectos físicos, sociales, económicos y políticos”. México, 1992.

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