Acelerógrafos, clave para la investigación sísmica
En la CDMX, 80 aparatos registran la intensidad de los movimientos del suelo en un sismo. Los datos permiten mejorar el diseño de nuevos edificios
En cuestión de segundos, la energía que liberó el terremoto de 1985 en la Ciudad de México de 8.1 grados en la escala Richter, equivalente a mil 114 bombas atómicas de 20 kilotones cada una, provocó el colapso de más de 400 edificios y dejó 36 mil estructuras con daños totales y 65 mil con daños parciales, de acuerdo con un informe del Centro Nacional de Prevención de Desastres.
La ciudad no estaba preparada para la tragedia. La instrumentación sísmica en el país estaba en desarrollo. Si bien dos décadas atrás el Servicio Sismológico Nacional (SSN) ya había instalado 20 sismógrafos electromagnéticos y la Red Sísmica de Apertura Continental suministrada con estaciones telemétricas digitales capaces de determinar la magnitud de los movimientos telúricos, aún había una tarea pendiente en el registro de estos fenómenos: el estudio de la aceleración de ondas sísmicas.
Después de evaluar la magnitud del desastre, las pérdidas humanas, las viviendas reducidas a escombros y la nube de polvo que encapotó la ciudad, la comunidad científica dimensionó la necesidad de “realizar investigaciones y desarrollos tecnológicos para mitigar la vulnerabilidad de las estructuras arquitectónicas en la zona urbana del Valle de México”, recuerda Juan Manuel Espinosa, director del Centro de Instrumentación y Registro Sísmico (Cires).
Fue hasta 1987 que el Cires inició el desarrollo de la Red Acelerográfica de la Ciudad de México (RACM) con 78 acelerógrafos donados por la Fundación de Ingenieros Civiles y el gobierno del entonces DF. “Se propuso ante el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología que se invirtiera en aparatos para registrar datos sobre la aceleración de los movimientos del terreno”, comenta Espinosa.
Estas investigaciones se traducirían en conocimiento sobre el comportamiento dinámico de los diferentes tipos de suelos (lomas, transición y lacustre) del Valle de México durante fenómenos telúricos. La obtención de estos datos permitiría depurar los factores de diseño sísmico, identificar en qué zonas de la ciudad las edificaciones son más endebles y, tomando en cuenta esos criterios renovar el Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal.
“El acelerógrafo es una de las principales herramientas que tenemos para acumular datos sobre el movimiento del suelo. En los últimos 15 años, los avances logrados en el estudio del comportamiento estructural y en la respuesta de los suelos de la capital mexicana han permitido que se puedan plantear criterios de diseño más refinados”, explica el doctor Mario Ordaz Schroeder, del Instituto de Ingeniería de la UNAM, quien ha participado en el desarrollo de las normas de diseño por sismo que se han implementado en México desde 1985.
A diferencia de las bocinas y el inconfundible sonido de la alarma sísmica que está tan impregnado en nuestra memoria, las estaciones de la Red Acelerográfica han pasado desapercibidas, aunque muchas de ellas se ubican en espacios públicos como la Alameda Central, la Alberca Olímpica o el Jardín López Velarde.
Las estaciones son cajas metálicas de color verde localizadas al nivel del suelo que resguardan los aparatos de medición. Actualmente, la red consta de 80 acelerógrafos, la mayoría en la superficie, a excepción de ocho, que están instalados en pozos. Cada artefacto cuenta con una memoria de pre-evento ajustable para registrar hasta 56 segundos antes el sismo, y post-evento de hasta 64 segundos. Para recuperar en el sitio los acelerogramas registrados se utiliza una computadora portátil, con la cual se revisan y cambian los parámetros de operación y se verifica el estado de los sensores.
La distribución. De acuerdo con el director del Cires, la distribución de las estaciones, que sigue intacta desde su inauguración, fue trazada por los ingenieros civiles a cargo de la reconstrucción del sismo del 85. Decidieron colocar 17 sensores en la de- legación Cuauhtémoc, pues la zona centro fue una de las más afectadas, y desde hace 31 años es la demarcación con mayor monitoreo.
Sin embargo, el terremoto del año pasado configuró un nuevo mapa de daños en la ciudad. Hubo varios colapsos en viviendas de Xochimilco e Iztapalapa, dónde sólo hay dos estaciones acelerográficas en cada delegación, a pesar de que cuentan con más extensión territorial que la Cuauhtémoc. “Los espectros de diseño sísmico establecidos en la Normas de Construcción eran los adecuados para resistir las fuerzas que generó el terremoto de 2017, el problema es que en la ciudad muchas veces no se cumplen las normas. Evidentemente, tener más estaciones nos permitiría conocer la ciudad con mayor precisión”, apunta el ingeniero de la UNAM.
El Cires utiliza técnicas de extrapolación de datos con las que se puede, a través de pocos puntos de muestreo, inferir el comportamiento de lugares que no tienen aparatos. “Son métodos muy utilizados, sin embargo conviene aumentar la densidad instrumental. Está en nuestros planes ampliar la Red Acelerográfica, es cuestión de que las autoridades del próximo gobierno de la Ciudad de México nos den la instrucción”, señala Manuel Espinosa.
Otra estrategia que se podría realizar, explica, es reubicar algunos instrumentos, debido a que hay lugares de la ciudad que están bien estudiados. “Bajo una valoración selectiva podemos mantener algunas estaciones sólo como puntos de referencia en zonas donde ya se tiene un vasto análisis y situar el excedente, es decir, las que ya no son estrictamente indispensables, en la zona conurbada del Valle, pues ahí hacen falta”, asegura Espinosa.
Lucha contra la obsolescencia. En la historia de la RACM, sólo en dos ocasiones han renovado sus instrumentos. El primer cambio, en 1997, fue a raíz de que los equipos que estaban en operación, de la marca Terra Tecnology, fueron descontinuados por su fabricante y para asegurar el servicio de medición acelerométrica el Cires desarrolló un nuevo sistema de registro digital. Y en 2011, establecieron mejoras técnicas como el incremento de la resolución de sus equipos de 12 a 16 bits, así como en sus sistemas de monitoreo.
“Estos aparatos están condicionados a volverse obsoletos. Pero tenemos el compromiso de asegurar la viabilidad tecnológica, lo que hacemos es mantener a nuestros técnicos en un continuo trabajo de investigación e innovación”, afirma el director del Cires.
También asegura que la institución tiene la capacidad técnica para desarrollar acelerógrafos. “Eventualmente producimos algún equipo con ventajas sobre los que están en servicio; los aparatos nuevos se mantienen bajo prueba durante dos o más años y cuando certificamos que son confiables, que no generan ninguna sorpresa en su desempeño, optamos por sustituir los anteriores”.
El correcto funcionamiento de la Red, puntualiza, depende de un trabajo interdisciplinario con especialistas en telemetría, electrónica y programación. El acervo de acelerógramas de la RACM acumula más de 276 horas de información.
La consulta de sus datos está abierta al público; en su página web (www.cires.org.mx/racm) hay informes desde enero de 1990 con mapas que describen la intensidad en las diferentes zonas de la capital.
“Nuestra misión es de bajo perfil pero está vinculada con la seguridad. Los terremotos del año pasado son los registros de mayor importancia por su intensidad. Este acervo es un bien público y un patrimonio para la investigación sísmica”, resalta Juan Manuel Espinosa.
“Se propuso ante el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología que se invirtiera en aparatos para registrar datos sobre la aceleración de los movimientos del terreno” JUAN MANUEL ESPINOSA Director del Cires