Ciencia y gestión municipal para la prevención de riesgos sísmicos
Paola Cordero y Claudia Domínguez
Paola Cordero y Claudia Domínguez
Dada la inquietud generada en el último trimestre del año que acaba de concluir, derivada de los sismos de septiembre que impactaron de forma notable en la Ciudad de México y en el Istmo de Tehuantepec, aunque perceptibles en diversas zonas de la República Mexicana, nos dimos a la tarea de conversar con el Dr. Gilbert Torres Morales, investigador del Centro de Ciencias de la Tierra de la Universidad Veracruzana, experto en Ingeniería Sísmica, doctor en Ingeniería de Estructuras, con el objeto de averiguar el trabajo que se hace al respecto en la máxima casa de estudios en el estado, así como rescatar las impresiones de un especialista en torno a la misión de las instituciones gubernamentales relacionadas con el comportamiento sísmico, el cual no es predecible pero del que sí se derivan acciones recomendables para evitar sus lamentables efectos.
Gilbert Torres nos explica que sus estudios se centran principalmente en el centro del estado de Veracruz ante la imposibilidad de abarcar a toda la entidad dada la limitación de recursos y la amplitud del territorio veracruzano. Junto con otros investigadores se dedica a estudiar el comportamiento sísmico de ciudades como Orizaba, Veracruz y Xalapa, con algunos avances con los académicos de Poza Rica, Tuxpan, Coatzacoalcos y Minatitlán.
«Nos dedicamos a la microzonificación sísmica, que es el estudio multidisciplinario de un área urbana y su posible expansión, para ello hacemos una caracterización del suelo y aplicamos algunas metodologías geofísicas a partir de la medición del ruido ambiental a fin de identificar parámetros muy importantes como el periodo fundamental del suelo, el cual nos dice qué zonas amplifican más las ondas sísmicas y nos habla también de la profundidad del estrato suave de la zona (el suelo, qué es lo que se mueve durante un temblor).»
¿Cuándo menciona lo del periodo fundamental del suelo a qué se refiere exactamente?
Todo en la naturaleza y en general todo lo que se hace tiene una manera de moverse, un ritmo natural. El término periodo se utiliza en modelos dinámicos de un grado de libertad como podría ser un péndulo invertido, el periodo es el tiempo en el que va a tardar en dar una oscilación completa, ese tipo de modelo matemático se utiliza tanto para el suelo como para las estructuras, de ahí que los periodos del suelo y de la estructura no deben ser coincidentes porque entonces ocurre un fenómeno de resonancia la cual hace que las deformaciones en el modelo dinámico se amplifiquen exponencialmente y entonces no hay nada que lo resista.
¿Y cómo es el suelo en Veracruz?
La parte central del estado de Veracruz se identifica como un campo volcánico, pues los suelos se formaron precisamente por la emisión de los volcanes de la zona, que han existido en distintos periodos geológicos y seguirán surgiendo en el futuro (estamos hablando de tiempos geológicos, de miles de años). En estado tenemos dos volcanes activos: el Pico de Orizaba y el San Martín –éste último ubicado en Los Tuxtlas. En los suelos del estado tenemos por un lado coladas de basalto muy firmes y por el otro tenemos arcillas de baja resistencia y amplificación, así como arenas también con poca capacidad de resistencia y que suaves que amplifican las ondas a cortas distancias. No tenemos el problema que se tiene en la Ciudad de México en donde son estratos muy muy profundos, pero sí tenemos una variedad de suelos que también representa un problema.
¿Cómo se puede clasificar la actividad sísmica en el estado?
La actividad sísmica en el estado no es muy intensa pero se deriva de las condiciones nacionales, en la República Mexicana podemos tener tres tipos de sismos importantes:
Todos están asociados a la zona de subducción del Pacífico, que es una zona en donde las placas están chocando, es una zona de compresión, con interacción principal entre dos placas –la de Rivera y la de Cocos contra la norteamericana. Estas placas están chocando, acumulando esfuerzos y ahí se originan los sismos de subducción que son de profundidad intermedia y superficial pero que son muy fuertes, se rompen zonas muy amplias de la corteza, son kilómetros de área de contacto. Un ejemplo de esta clase de sismo es el de la Ciudad de México de 1985, número 1 por la cantidad de víctimas mortales ocasionadas.
¿Por qué se mueven las placas?
Hay una teoría que señala que las placas tectónicas se mueven en respuesta a las corrientes de convección que hay en el manto, se dice que las altas temperaturas crean una corriente de convección, como cuando uno hierve agua y se observan las burbujas, se supone que en el manto ocurre un fenómeno similar. La corteza es la placa más delgada de toda la Tierra, entonces al haber corrientes de convección en el manto, la corriente va jalando esas placas.
Están bien identificadas las fronteras gracias a la instrumentación geofísica (la cual es un campo de estudio relativamente nuevo), esa identificación empezó apenas a principios del siglo XX. Las primeras estaciones sísmicas en México se instalaron por ahí de 1910, sin mucha idea de dónde se tenían que poner. A partir de las mediciones a nivel mundial de los epicentros sísmicos se empezó a detectar las zonas de ruptura de las placas y se vio la necesidad de colocar equipos en zonas determinadas. En México, a partir del sismo de 1957 se vio la importancia de identificar las aceleraciones dentro de las áreas urbanas y colocar más equipos en ciertas zonas del país. Así fue cómo se empezó a desarrollar la Red Acelerográfica, de sismos fuertes, y se empezó a instrumentar el área metropolitana, pero ha sido un avance relativamente lento por la baja inversión económica en estos asuntos, al contrario de lo que pudiera suceder en Japón, por ejemplo.
El tipo de suelo en la parte central del estado es de origen volcánico, con características muy diferentes de un lugar a otro. Esto genera otro tipo de sismo asociado a la zona de subducción, mucho más profundo, más adentro de la placa hay otro tipo de sismos que se llaman sismos de profundidad intermedia o sismos profundos de subducción que ocurren ya adentro del continente, adentro de la placa. Esos sismos no tienen magnitudes tan grandes como los de la costa del Pacífico, pero son importantes porque están cerca de las áreas urbanas, ocasionando mucho daño.
Un sismo importante de estas características fue el sismo de 1973, conocido como el Sismo de Orizaba, que fue el número 3 en número de víctimas a nivel nacional, a causa de dicho sismo fallecieron más de 539 personas (entre veracruzanos y poblanos). Los sismos profundos de subducción como están muy adentro del continente son muy peligrosos para nosotros, tanto por sus magnitudes como por su cercanía de las áreas urbanas.
Hay otro tipo de sismos que son los más raros y se dan a través de la acumulación de esfuerzos en la creación de los volcanes en épocas geológicas, éstos se conocen como sismos intraplaca o corticales. De ellos tenemos registros en catálogos que nos permiten ver que se repiten cada cien, cada ciento cincuenta años, esto lo sabemos porque aquí en Xalapa había un templo franciscano (en donde ahora se localiza el Ágora de la Ciudad), el cual se edificó en el siglo XVI, pero cada cien, cada ciento cincuenta años ocurría un sismo que derrumbaba ese edificio que era el más grande e importante, el último sismo con estas características fue en 1920 y se conoce como el Sismo de Xalapa, que fue el número 2 en el número de víctimas a nivel nacional, en él fallecieron 650 personas, como fue hace tanto tiempo la gente ya no se acuerda. Y es probable que volvamos a tener otro.
El Sismo de Xalapa de 1920 ha sido el segundo más letal en el país. En la foto se observa la actual calle Xalapeños Ilustres con vigas que sostenían los edificios ante el temor del colapso.
Pero para haber sido en esos años, 650 personas son muchas, seguramente no había la concentración poblacional que hoy existe en la capital del estado…
Este sismo generó tantas víctimas porque también se asoció un fenómeno que es muy importante en la parte central del estado de Veracruz que es el deslizamiento de laderas. Esto es, por el sismo y por las características de la zona, de humedad alta, los efectos son mayores. El Sismo de Xalapa ocurrió el 3 de enero de 1920, en una temporada en la que seguramente el suelo estaba muy saturado de agua, así que con el sismo se desbordó el río Pixquiac (el río de Los Pescados), así que en todos los pueblitos que había en las márgenes del río se deslizó la ladera, se taponeó y hubo una avalancha de lodo… fue un megadesastre, porque no tan sólo se deslizó una barranca, sino que hubo varios deslaves y muchos pueblos quedaron sepultados.
En los documentos de la época se puede advertir que había una Sociedad Geológica Exploradora, era muy interesante su existencia en aquellos años porque eran unos pioneros. En el documento explican que enviaron una delegación de exploradores (por cierto, en algún tiempo tuvieron una sucursal en Xalapa, en Altamirano, frente al mercado Jáuregui, en donde ahora está el Servicio de Administración Tributaria). Hay que tomar en cuenta que en aquellos años había un levantamiento social, así que eran aventureros verdaderamente osados.
Sobre los sismos que ocurrieron recientemente en nuestro país en septiembre de 2017, el de 19 de septiembre fue de profundidad intermedia, pero el anterior, el del día 7 fue un sismo especial, anómalo, estuvo muy cerca de la zona de subducción pero fue en realidad de profundidad intermedia. Lo que pasó ahí es que el contacto entre la placa bajó muy rápidamente entonces por eso la interacción se dio como a 57 km pero muy cercano a la zona de subducción aunque no fue un sismo de subducción como tal.
En México tenemos que la interacción entre las placas genera diferentes fenómenos que no ocurren en otras partes del mundo, por ejemplo un sismo profundo o de profundidad intermedia muy cerca de la zona de subducción y cae muy rápido el contacto. También tenemos que en México el eje neovolcánico tiene un ángulo de inclinación, en general los contactos entre las placas están en compresión, una va por debajo de la otra, vienen acompañadas de una generación de cordilleras o de volcanes que van paralelas, pero en México no, en México hay un ángulo de inclinación. Entonces está la parte del Pacífico, la frontera de subducción entre las placas, y se pensaría que tendríamos una zona paralela como en todo el mundo pero no, aquí tenemos esa inclinación que es algo diferente e implica comportamientos distintos.
¿La actividad humana interviene en el comportamiento sísmico? Lo preguntamos porque en estos mitos urbanos del desastre, se habla de que la Tierra está reaccionando a la agresión, que si la contaminación, que si el cambio climático…
No, de ninguna manera. En este tipo de fenómenos no, éstos han ocurrido todo el tiempo, desde hace miles de años. La teoría nos plantea que esto era una sola masa, si se observan los continentes se ven con formas complementarias unos con otros. Imaginen nada más todos los sismos que se debieron haber generado para llegar a esta separación y esto se sigue moviendo pero en periodos muy amplios.
¿Cuáles son los tipos de sismos más peligrosos para nuestro estado?
Los sismos de profundidad intermedia o los profundos de subducción, los que ocurren dentro del continente, como el de Orizaba de 1973, y los sismos intraplaca o corticales como el de Xalapa de 1920, que se dan por acumulación de esfuerzos. Y que como decía, se ha observado una ocurrencia aproximada de cincuenta, setenta y cinco años para los de profundidad intermedia o profundos de subducción, y de cien a ciento cincuenta años para los de intraplaca o corticales.
Es importante que nosotros que no tenemos sismos o no los percibimos con mucha frecuencia, estemos preparados porque el problema es que como no ocurren sismos que nos den mucho miedo, pues podemos desestimarlos. En cuestión de ingeniería sísmica hay dos estudios a partir de los cuales nosotros podemos conocer las aceleraciones que podríamos tener en dado caso de un sismo con equis características y además los daños que podrían darse: el primero se conoce como peligro sísmico probabilístico o amenaza sísmica probabilística, a través de los cuales podemos conocer la aceleración máxima posible para cierto evento en un periodo específico y el otro es un estudio de vulnerabilidad sísmica.
Mapa que muestra los principales epicentros de sismos que han afectado al estado de Veracruz, el tamaño indica la magnitud para cada uno de los sismos; resaltando en rojo los que han causado mayor afectación en el estado. (Modificado de Torres, 2008).
¿Y cómo experto, qué observa en cuanto a los sistemas institucionales de protección civil para afrontar esta clase de fenómenos naturales?
Creo que se ha avanzado mucho, a diferencia de otros años, aunque no debemos esperar a que ocurran las desgracias para actuar. Por ejemplo se ha invertido mucho dinero en hacer atlas de riesgo municipales, pero no se ha dicho cómo se tienen que hacer, entonces los primeros atlas salieron muy caros y lo que las empresas privadas entregaron a los municipios fue algo que no sirve. Los atlas que se han entregado últimamente están un poco mejor pero no dicen nada nuevo, no hacen una investigación, no hacen estudios que indiquen cómo nos puede afectar un sismo.
En el Centro de Ciencias de la Tierra de la UV se hizo un atlas de peligros geológicos e hidrometeorológicos del estado de Veracruz, particularmente yo trabajé en la microzonificación sísmica de Veracruz, Orizaba y Xalapa. Pero si vamos a algo hacia escalas más pequeñas, tenemos que hacer estudios más detallados que nos arrojen parámetros mucho más útiles, entonces nosotros como investigadores quizá podríamos asesorar a los gobiernos municipales en la elaboración de esos mapas de riesgo o apoyarlos en la revisión de los materiales que les entregan las empresas que ellos contratan, de qué es lo que deben pedir. Actualmente estamos trabajando en eso, en hacer un compendio de estudios, estamos en contacto con otros especialistas italianos que dieron la pauta de cómo se tienen que hacer esos mapas de riesgo, queremos retomar esa experiencia y hacer un planteamiento a nivel estatal de los estudios que se tienen que hacer en una ciudad y cómo se tienen que hacer, eso es muy importante.
Es que son muchos factores, no sólo las características físicas de la zona, sino también recomendaciones de construcción y de asentamientos humanos…
Algo muy grave es que no hay un reglamento de construcción en el estado de Veracruz, y esto debe tener observancia municipal para tener un mejor futuro y reforzar lo que ya esté hecho.
Si una persona sabe de ingeniería, va a entender esos estudios. Por ejemplo, algo que no se atiende, aunque sí se sabe, es que la estructura no debe tener un periodo fundamental parecido al del suelo, porque va a tener mucho más movimiento y eso es algo que se conoce pero no se hace. ¿Cómo se puede conocer el periodo del suelo? Pues con los estudios de microzonificación más básicos, que nosotros hacíamos hace años, ahora hacemos otros estudios que nos dan la aceleración del terreno para ciertos periodos y a partir de cierta fuente, pero con esos estudios básicos se podrían evitar muchos problemas porque si la zona amplifica en cierto tipo de onda y tenemos una estructura que también está en ese periodo del suelo pues obviamente en esa zona vamos a tener muchos problemas.
Después de determinar el periodo del suelo, el siguiente paso sería determinar el periodo de la estructura, relacionando eso se podría tener mucha información y se puede saber a qué ponerle atención. A través de los estudios que hemos hecho hemos notado que en lo general, al menos para la zona centro de las ciudades que hemos trabajado, los periodos de las construcciones coinciden con el periodo del suelo, lo cual no está bien, es un riesgo latente.
En la Ciudad de México ese fenómeno se identificó muy bien en el sismo de 1985 y a partir de ahí se empezó a estudiar el periodo del suelo y la interacción con la estructura. Hay muchas cosas que aún no se conocen y que vamos aprendiendo a partir de que los sismos ocurren.
Como usted nos decía, el estudio sistemático y técnicamente más depurado de los sismos y sus efectos es un campo relativamente joven.
Así es, hay cosas que todavía se están identificando y seguramente a partir del análisis de los edificios que fallaron en los últimos sismos se va a conocer más. Con estos sismos de septiembre de 2017 se observó que se amplificaron más unas zonas, tal vez estoy equivocado, pero yo creo que si se hubiera identificado el periodo del suelo y de la estructura se hubieran ocasionado menos daños.
Dr. Gilbert Torres Morales, investigador del Centro de Ciencias de la Tierra de la Universidad Veracruzana.