Caso Crítico: Los Acantilados de la Costa Verde

Raúl Delgado Sayán
04.10.2019 
Para Lampadia

Uno de los puntos emblemáticos más críticos en cuanto a riesgos de pérdidas de vida y materiales en la ciudad de Lima y Callao, es nuestra Costa Verde y sus acantilados que hacen de Lima una hermosa ciudad única en el mundo por tener en el lado oeste una bahía de 23 km de longitud entre el Club Regatas de Chorrillos y la Av. Santa Rosa de La Perla. Tenemos elevaciones de acantilados casi verticales que oscilan entre 25 metros y 70 metros de altura, que en su parte inferior tienen una autopista por donde transitan diariamente 60,000 vehículos.

Además de tener mucho uso de recreación para los ciudadanos en sus playas, restaurantes y demás; en la parte superior se han venido desarrollando y construyendo una cantidad muy apreciable de edificaciones de gran peso en el acantilado con lo que indudablemente se agrava la situación de estabilidad de los acantilados, particularmente en la eventualidad de un mega sismo 8.5 Mw – 8.8 Mw como el que ha definido el Instituto Geofísico del Perú. En condiciones que los ingenieros denominamos estáticas, es decir sin movimiento por ondas sísmicas, ya ocurren deslizamientos de material y piedras que han preocupado mucho a la población.

Recientemente el Estado ha promulgado el Decreto Supremo N° 161-2019-PCM del 20.09.2019 declarando Estado de Emergencia por peligro inminente ante derrumbes, los acantilados de la Costa Verde comprendidos entre los distritos de: San Miguel, Magdalena del Mar, San Isidro, Miraflores, Barranco y Chorrillos, en la provincia y departamento de Lima, y encargando a estas municipalidades y al INDECI, así como a los Ministerios involucrados, el dictar acciones de causalidad para reducir el muy alto riesgo existente. Dicho dispositivo, sin embargo, no menciona de manera específica el enorme riesgo sísmico que significa la posibilidad de desarrollo de lo que se conoce como un círculo de falla que implica el deslizamiento total del Acantilado desde su parte superior hacia el pie del mismo. Estos círculos probables de falla integral comprometerían la zona que se encuentra por encima de un arco cuyo radio sea igual a la altura del acantilado. Por ello se estima como zona insegura, sobre las cuales no debería construirse la de una distancia del acantilado similar a la altura del mismo mayorada por un factor de seguridad del orden de un 50%.

Lo expresado por algunos ingenieros y expertos en estabilidad de taludes nos lleva a todos prácticamente a coincidir en que los taludes se encuentran en una estación precaria de estabilidad en condiciones estáticas –sin sismo– pero que en condiciones dinámicas –con sismo– donde el suelo se mueve por causa de ondas sísmicas de gran intensidad, las posibilidades de colapso total en zonas altas sobrecargadas son de muy alta probabilidad. Algunos inclusive llegan a opinar que ello podría desencadenarse con sismos de apenas 7 grados y duraciones del orden de 45 segundos a 1 minuto. Informes del CISMID han contabilizado que solo entre San Miguel y Barranco, dentro de una franja de 150 metros de longitud, hay 85 edificios de más de 10 pisos. Los edificios de esta altura pesan 33,000 toneladas. En comparación con el peso que soportaba el acantilado en el año 1990, se ha sobrecargado el acantilado con 3 millones de toneladas más. Evidentemente, en la medida que se siga construyendo dentro de estas franjas, las probabilidades de un colapso total aumentarán inclusive para las condiciones sin sismo (Ver Fig. 1)

Fig. 1 Se indica mecanismo de falla profunda y deslizamiento masivo del acantilado por efecto
del peso y disminución de la capacidad resistente por el sismo.

Cómo cuantificar el potencial de pérdidas de vidas y materiales para un mega sismo de gran intensidad

Para quienes se encuentran en la parte baja del acantilado y considerando una cantidad de vehículos del orden de 60,000 que transitan diariamente por esta vía a la fecha y que el mega sismo podría ocurriera en periodo punta con un tráfico de aproximadamente 15,000 vehículos, a un promedio de 1,5 personas por vehículo, tendríamos un total de 22,500 personas con alto riesgo de vida en la parte baja de los acantilados.

El efecto Tsunami

Un mega sismo de estas características conlleva también una alta probabilidad de generar un tsunami como aquel que se consideró en el simulacro del 31 de mayo de 2019; vale decir una masa de agua de 10 metros de altura que llegaría a la Costa Verde 15 minutos después del mega sismo. Esto significa que las personas que pudieran estar en los vehículos en la parte de abajo o en las playas muy probablemente quedarían atrapadas sin poder salir hacia rampas de subida con los vehículos porque estas rampas y el tráfico normal estarían paralizados por los vehículos que se encontrarían entrampados entre zonas de derrumbes y colapso integral. Ante esta situación y el corto tiempo para la llegada del probable tsunami es menester considerar subidas de emergencia peatonal para evacuación de estas personas ante una situación de tráfico total paralizado (Ver Fig. 2).

Fig. 2 Tsunami generado por el sismo del 11.03.2011 en Fukushima, Japón.

En la parte superior de los acantilados

En la parte de arriba si tomamos en consideración un número de 100 edificios altos en mayor riesgo; considerando 3 departamentos por piso y 5 personas por departamento, tendríamos un total de 15,000 personas en los edificios. Si a ello se aumentan lo que se conoce como zona de arrastre que serían edificios y establecimientos menores al costado de estas grandes edificaciones, del orden de 5,000 personas o más; podemos considerar que en la parte de arriba tendríamos un total de 20,000 personas en situación de muy alto riesgo.

Sumando arriba y abajo tendríamos un total de 42,500 personas en muy alto riesgo de perder la vida. Sin considerar que, si este sismo lleva consigo un tsunami, la cifra anterior aumentaría hasta llegar a 140,000 personas[1] si ello ocurriera en un fin de semana en verano.

Valor material inmobiliario en riesgo en la Costa Verde

Considerando ahora una cifra del orden de 100 edificios, con un promedio de 10 pisos y 3 departamentos por piso, tenemos un total del orden de 3000 departamentos en riesgo, que con un valor promedio de US$700,000 por departamento, nos da una cifra del orden de US$2,100 millones. Considerando un 25% adicional por el arrastre en el colapso hacia propiedades vecinas, el valor inmobiliario en riesgo en la parte superior de los acantilados sería del orden de US$2,625 millones (Ver Fig. 3).

Fig. 3 Vista actual de las Edificaciones en Acantilados de la Costa Verde.

Propuestas de Solución

La simple colocación de mantas o mallas para prevenir una eventual caída de piedras, no significa reforzamiento estructural profundo que vaya a evitar una falla estructural del talud frente a movimientos sísmicos extremos. Para ello se propone lo siguiente:

1. Descargar el peso del talud con andenería. A partir de un retiro obligatorio de 30 m desde el borde del acantilado, iniciar una andenería moderada de 1 m x 1 m con malla geotextil en la base que permita vegetación especial de raíces entrelazadas. Con ello se rebajaría el peso del talud en el orden de 1 millón de toneladas por cada kilómetro (mucho más que la carga actual y futura de edificaciones en la parte superior del acantilado). Y además se rebajaría en 30 m la altura efectiva del acantilado (Ver Fig. 4 al 7 Antes y Después).
2. Escaleras de escape peatonal. Construir cada 500 m en el talud escaleras de escape peatonal que permitan una evacuación de emergencia de las personas que estén en zona alejada de rampas peatonales/vehiculares existentes y que se encuentren atrapadas por el sismo en el caso que se active una alerta de tsunami. Estas escaleras de escape les permitirán accesar a plataformas de emergencia ubicadas a no menos de 15 metros de altura.
3. Protección del talud con un muro pantalla inferior de concreto armado pegado al pie del talud que impida la erosión y socavación del pie del talud en la eventualidad de un tsunami. 

Fig. 4 Vista Acantilado de Costa Verde Antes del Proyecto

Fig. 5 Vista del Acantilado de la Costa Verde Después del Proyecto

Fig. 6 Vista del Acantilado de la Costa Verde en Barranco Antes del Proyecto

Fig. 7 Vista del Acantilado de la Costa Verde en Barranco Después del Proyecto

Conclusión

1. No existe duda alguna de que más pronto que tarde vamos a tener un mega sismo extremo afectando la zona costera de Lima y Callao. Por ello se han dispuesto varios simulacros para sismos y tsunamis superiores a 8.5 Mw.
2. Este fenómeno extremo de la naturaleza conlleva un altísimo riesgo que no puede ser dejado de lado. De ninguna manera podemos quedarnos dormidos en el letargo de la indiferencia.
3. Las zonas más críticas de la ciudad, así como los servicios básicos para la población ya están identificados y es tarea de todos: Gobierno, Entidades y particulares adoptar las acciones necesarias para proteger la vida; atenuar las pérdidas materiales y garantizar que los servicios públicos de la ciudad se mantengan operativos luego de ocurrido un evento de esta magnitud. No podemos arriesgar pérdidas de vidas potenciales de más de 140,000 personas y materiales cuantiosas.
4. La experiencia demuestra que el Perú no está preparado para enfrentar de manera exitosa la reconstrucción de daños causados por fenómenos naturales de magnitud. Nunca, a Dios gracias, en los últimos 273 años y hasta la fecha hemos tenido un reto tan fuerte como el que enfrentaríamos en la ciudad capital cuando ocurrió un mega sismo como el que hemos hecho referencia.
5. No existen desastres naturales. Existen fenómenos naturales extremos. Los desastres los generamos los humanos por no aplicar oportunamente las medidas preventivas de ingeniería que nos permitan sobrellevarlos.

Lampadia

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