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Lima-Perú, 10/10/2019 a las 09:10am. por Raúl Delgado Sayán

Ingeniería para No Ingenieros (VIII)

El Mega Sismo 8.5-8.8 Mw y cómo salvar la vida y las propiedades (1)

Raúl Delgado Sayán
04.10.2019
Para Lampadia

Los sismólogos, quienes como geofísicos estudian los sismos y la transmisión de las ondas elásticas sísmicas sobre la superficie de la tierra, ya hicieron su trabajo para Lima y Callao, y han determinado luego de mediciones de la subducción de la Placa Nazca por debajo de la Placa Sudamericana Continental del orden de 5,6 cm por año (Ver Fig. 1), así como  de un silencio sísmico desde 1746 (hace 273 años) y conociendo las zonas de ruptura frente al litoral costero de Lima, concluya que el próximo gran sismo, que de todas maneras va a sufrir Lima y Callao, será de una magnitud de 8.5 a 8.8 Mw con una altísima probabilidad del 75% en los próximos 50 años. Puede ocurrir ya en cualquier momento.

Fig. 1 Subducción de Placa Nazca debajo de Placa Sudamericana en 6.3 cm/año. En el caso de Lima y
Callao hay 273 años de silencio sísmico para un mega sismo del orden de 8.5 Mw a 8.8 Mw.

Ahora toca a los ingenieros civiles estructurales determinar cuáles son las medidas de prevención más importantes a realizar para que, conociendo la realidad de Lima y Callao; la alta informalidad en el 60% de la construcción de viviendas (Ver Fig. 2) y las zonas más críticas de la ciudad por calidad de suelos y geología, recomienden la ejecución de las obras a realizar y conductas a seguir para contrarrestar las pérdidas materiales y de vida de la población que va a estar expuesta a este fenómeno natural extremo.

Fig. 2 Foto muestra la realidad de viviendas informales en muy alto riesgo.

¿Qué significa una magnitud sísmica de 8.5 Mw – 8.8 Mw?

Para expresarlo en medidas cotidianas equivalentes, un sismo de 8.5 Mw significa la súbita liberación muy cercana a la costa y entre 30 a 35 kilómetros de profundidad, de la energía equivalente a 85 millones de toneladas de dinamita o 5,660 bombas de Hiroshima. Una magnitud sísmica de 8.8 Mw equivale a 240 millones de toneladas de dinamita o 16,000 bombas de Hiroshima.

El 31 de mayo de 2019 se realizó un simulacro de sismo seguido de tsunami para una magnitud de 8.5 Mw a una profundidad de 35 km; una corta duración de 1 minuto (creo que por la cantidad de energía liberada hubiera sido más apropiado minuto y medio); con una altura de ola y masa de agua de 10 metros que llegaría a la costa de Lima y Callao en apenas 15 minutos. Según el reporte de la Municipalidad de Lima y con información de las Entidades encargadas del simulacro, este potencial mega sismo habría causado: 41,600 fallecidos, 248,553 heridos y 777,581 damnificados en la parte de personas, y en la parte material 66,123 viviendas colapsadas, 131,308 viviendas inhabitables.

Un estudio realizado por el sistema de seguros a nivel mundial encargado por la Reaseguradora Lloyds de Londres a la Universidad de Cambridge en el año 2014, determinó que para el sistema asegurador mundial Lima ocupa el 1er. Lugar en el mundo como ciudad de mayor riesgo sísmico con una pérdida material probable del orden de US$36,000 millones (la mitad de todas nuestras Reservas Internacionales Netas), solo por efecto del sismo, sin considerar un tsunami, y superando en riesgos a ciudades como Teherán, Estambul, Taipéi​, Tianjin, Tokio y Los Ángeles.

¿Qué hacer entonces para protegernos ante un fenómeno extremo de esta naturaleza?

Si bien esta es tarea de ingenieros civiles expertos antisísmicos, los factores a tener en cuenta para enfrentar los daños que pueda causar un sismo de estas características son fundamentalmente 4. La magnitud del sismo a la cual ya nos hemos referido; la profundidad hasta el hipocentro, que es donde se libera toda esa gran energía; la duración del sismo; y la calidad del suelo. Las 3 primeras características son iguales para todos los que nos encontramos en la misma ciudad. La única variación por daños será por la calidad del suelo. El suelo es el apoyo de cualquier estructura a través de la cimentación y el sismo la obligara a moverse al unísono con ella (salvo que exista un elemento aislador en la cimentación).

Para ello la primera tarea es estudiar los suelos y el entorno circundante para determinar un mapa de zonificación sísmica que identifique los riesgos desde el punto de vista de los suelos (Ver Fig. 3) y es así como para el caso de Lima y Callao se han determinado 5 zonas de riesgos de menor a mayor, siendo por ejemplo la Zona I de peligro bajo los distritos centrales de San Isidro, San Borja, Breña, Jesús María, Miraflores, Lince, entre otros; y de allí seguimos por ejemplo a la Zona IV de peligro muy alto donde se encuentran depósitos de arenas eólicas de gran espesor y sueltas, depósitos marinos y suelos pantanosos, como por ejemplo los distritos de Lima Sur, SJL, La Molina, entre otros; y como Zona V de Zonas Puntuales de altísimo riesgo, los depósitos de rellenos sueltos de desmontes  en depresiones naturales o excavaciones realizadas (rellenos sanitarios), algunas áreas en los distritos del Rímac, Surquillo, San Juan de Miraflores y San Juan de Lurigancho, entre otros. (Fuente: Plan de Prevención y Reducción de Riesgos de Desastres de Lima Metropolitana emitido por la Municipalidad Metropolitana de Lima). Los suelos sueltos tienen la característica de amplificar las ondas sísmicas.

Fig. 3 Zonas más vulnerables por calidad suelo en Lima y Callao (Distritos de Villa El Salvador,
Chorrillos, Pachacamac, Lurín, La Molina, Puente Piedra, Ventanilla, La Punta, Callao)

La necesidad de tener que soportar un numero alto de réplicas tiene que ser tomado en cuenta de manera muy cuidadosa por los ingenieros, puesto que ellas ocurrirán en gran número luego de esta gran liberación de energía y como tal encontrarán edificaciones o casas que aun sin colapsar hayan sufrido daños de consideración como consecuencia del sismo principal. Un porcentaje importante de estas replicas serán también de gran magnitud. Por ejemplo, en el Terremoto de Concepción de Chile en febrero de 2010, que fue de magnitud 8.8 Mw, tuvo en las 24 horas siguientes alrededor de 100 réplicas, siendo la más fuerte a 2 horas del sismo principal con 6.9 Mw y 4 días después habían ocurrido 203 réplicas. El balance total después de 3 años fue de 8,500 réplicas, de las cuales fueron 3 de 7,0 Mw y 29 mayores a 6 Mw. Demás está decir que las réplicas que se generan en el lapso corto de 1 semana a 15 días no dan oportunidad para reforzar estructuras dañadas. De este modo tenemos que pensar que las edificaciones deben ser capaces desde un inicio no solo de soportar el sismo principal, sino que, aun habiendo sufrido algunos daños, ser capaces de resistir en buenas condiciones las réplicas hasta que puedan ser plenamente reforzadas. Lo recomendable es que ese reforzamiento se realice aun antes de que ocurra el sismo principal de manera de disponer en las edificaciones de una capacidad resistente de seguridad superior a la necesaria para este tipo de mega sismo.

¿Cómo prepararnos para salvar la vida y disminuir las pérdidas materiales?

Ciertamente la alta informalidad de construcciones de viviendas en la ciudad de Lima y Callao y el haber construido en zonas de alto riesgo y en algunos suelos blandos o en laderas de cerros o sobre acantilados de gran altura como el caso de la Costa Verde llaman, con carácter de urgencia a tomar acciones inmediatas para estar preparados realmente frente a un evento de esta magnitud. Desde hace algún tiempo el INDECI programa simulacros para toda la población donde anuncia sismos de gran magnitud y aventura calcular cifras de pérdidas humanas y materiales. Ello es útil para alertar a la población y generar conciencia del peligro que se enfrenta, pero no necesariamente ilustra lo suficiente para que la población en general haga de inmediato lo correcto en el momento de ocurrencia del mega sismo. El simulacro carece de dos elementos básicos que ocurren en el sismo: el pánico y el hecho que el piso se sacude y mueve con mucha intensidad. Los primeros 15 a 20 segundos desde que se siente el sismo hasta que alcanza su máxima intensidad son críticos (Fig. 4), y la población debe conocer de inmediato qué hacer y cómo guarecerse.

Fig. 4 Lectura acelerograma Sismo de Concepción, Chile del 27.02.2010. Nótese que entre
la percepción del sismo (20 seg.) y las ondas de alta intensidad (40 seg.) ocurren 20 seg.

Para ello lanzamos una iniciativa para aplicarse a todas las zonas vulnerables en el sentido de que así como se hace un censo nacional poblacional visitando a cada persona en su vivienda, se programe que los estudiantes de último año de ingeniería civil, debidamente adiestrados, visiten en un día determinado a la población en sus viviendas y de acuerdo a la realidad de cada uno, les enseñen cómo proteger su vida y ponerse a buen recaudo; identificar físicamente en la vivienda las zonas menos vulnerables y señalarlas con un código de seguridad y sobre todo enseñarles a proteger la cabeza, que es el órgano más sensible del ser humano. Siempre recomendar la evacuación hacia el exterior cuando exista esa posibilidad, pero en caso contrario identificarles la zona más segura y si fuera menester, recomendar un reforzamiento de esa zona en particular, para lo cual el Ministerio de Vivienda pudiera generar un fondo de ayuda específico para este fin.

Medidas necesarias de protección y reforzamiento de infraestructura básica de producción y servicios

Aparte de las viviendas, es obligación tanto del Estado como de los operadores de infraestructura básica de producción y servicios, el garantizar a toda la población de Lima y Callao que sus instalaciones no colapsen y puedan seguir brindando sus servicios con seguridad luego de ocurrido el mega sismo. Entre estas instalaciones básicas ciertamente se encuentran: los hospitales; los centros educativos; los estadios; coliseos o iglesias; todas ellas que pueden ser eventualmente lugares de refugio para acoger a los más damnificados. Asimismo, carreteras y puentes; plantas de generación de energía eléctrica, de transmisión y distribución; plantas de tratamiento de agua potable; puertos; aeropuertos; instalaciones industriales de importancia como refinerías; redes de agua y de alcantarillado; electricidad y gas; entre otras que constituyen sistemas que no pueden colapsar.

Para ello, será importante que cada Entidad o Propietario establezca un programa que contemple la revisión por ingenieros civiles estructurales especializados en diseño antisísmico, de la situación de estas instalaciones críticas para reforzarlas debidamente. Deberán iniciar con una inspección visual acompañada de la recopilación de planos de estructuras de la obra, conforme construida, que les permita realizar un cálculo de capacidad resistente actual e identificar zonas críticas que deberán ser reforzadas. La experiencia demuestra que, en la mayoría de los casos, pequeñas inversiones del orden del 8 al 10% de lo invertido inicialmente podrían hasta duplicar la capacidad sismo resistente de estas instalaciones. A nivel global ¿Cuánto podría costar este esfuerzo en toda la ciudad? Estimo que para estas instalaciones básicas de servicio esencialmente público podría estar en el orden de 1,500 a 2,000 millones de dólares, cifra que no necesariamente tendría que programarse en un solo ejercicio presupuestal, sino que podría ser dividida en 3 o 4 ejercicios dependiendo de un orden de prioridad crítica en cada una de las instalaciones. Aun en el caso de utilizar la cifra más alta de US$2,000 millones; esta cifra solo en pérdidas materiales representaría apenas el 2.8% del potencial de las pérdidas versus lo invertido, sin considerar el costo bastante mayor de no operar y brindar servicios a la población por todo un período largo que demore su reforzamiento o eventual nueva construcción en caso de haber colapsado totalmente.

Conclusiones:

  1. Los ingenieros enfrentamos con instrumentos que nos da la ciencia: fórmulas; modelos matemáticos; de física, entre otros que son de naturaleza elástica y homogénea, los efectos producidos por fenómenos naturales extremos de la naturaleza para prevenirlos y derrotarlos salvaguardando la vida y la integridad de lo que diseñamos y construimos.
  2. Nuestro ejercicio profesional se basa en: a) Conocimiento; b) Experiencia, y c) Criterio profesional. Los conocimientos y experiencias pueden y podrán en un futuro ser acumulados en un computador y procesados en base a Algoritmos de Inteligencia Artificial (AI). Lo que nunca podrá ser expresado y modelado es el Criterio Profesional, que es lo que prevalecerá en nuestras decisiones de ingeniería y construcción, para que tomando en consideración todo lo que ocurrirá en un futuro: fenómenos naturales extremos; inadecuados usos y costumbres que generen condiciones de carga mayores a las previstas; inadecuados mantenimientos, etc., aquello que diseñamos y construimos no ponga en riesgo a la vida humana; se mantenga a través de los tiempos durante toda la vida útil prevista sin perder su valor de rescate, cumpliendo con los parámetros básicos de: funcionalidad; resistencia; durabilidad y seguridad, dentro de un equilibrio económico aceptable para la inversión. El Criterio Profesional es finalmente “Cognitivo” y pudiera ser distinto entre cada profesional de ingeniería y es precisamente esta característica la que hace que el profesional de ingeniería jamás pueda ser reemplazado por un robot o por un Algoritmo de Inteligencia Artificial.
  3. Todas las Normas de Carácter Técnico de Ingeniería y especificaciones técnicas basadas en conocimientos y experiencias, siempre se expresan como “Requerimientos Mínimos” (y así lo señalan) que el ingeniero debe cumplir y por tanto son solo de cumplimiento obligatorio en aquello de lo mínimo, pero dejan a criterio profesional del ingeniero el que sopesando los riesgos conocidos y desconocidos que afecten a su infraestructura, y por lo tanto a la vida e integridad de la misma y de las personas usuarias, pueda decidir superar lo señalado por la norma y optar por un mayor factor de seguridad para sus diseños, dentro de criterios de lógica racionalidad, y ello no puede jamás ser objetado por otro profesional de ingeniería, ni menos aún por otro profesional no ingeniero ni de la especialidad.

El presente artículo nos muestra una realidad que se desprende de todo lo antes expresado. Tenemos un inmenso desafío de la naturaleza. Sabemos incuestionablemente que vamos a tener pronto un Mega Sismo con potencial tsunami de 8.5 Mw a 8.8 Mw que va a poner en riesgo de vida en toda la ciudad entre 150,000 a 200,000 personas; pérdidas materiales probables entre US$36,000 a US$50,000 millones, y daños muy severos en infraestructura básica de servicios básicos a la población de Lima y Callao y que si no hacemos algo al respecto nos va a tardar varias decenas de años recuperarnos. El Artículo 1ro. de nuestra Constitución señala que: “El ser humano es el fin supremo de la sociedad y del Estado”. Sabemos cuáles son las áreas más críticas de la ciudad y qué hacemos (?) Puede existir algo más importante y prioritario que esto (?) Por qué no prevenir y actuar ya sin pérdida de tiempo, preparándonos para ello sabiendo lo que hay que hacer y que los costos de atenuarlos apenas podrían llegar a ser un 2.8% de las pérdidas potenciales y así no arriesgar la pérdida del 100% de lo invertido. Es responsabilidad de todos el no permitir que ello ocurra. Lampadia

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