miércoles, 10 de marzo de 2010

Simulación en terremotos

En el caso correspondiente se analizan los dos estímulos siguientes:
Es necesario especificar que el tipo de terremotos en los que estamos interesados es en los llamados terremotos tectónicos. Dicho estudio lo podemos separar en dos partes principales:
Primero, la predicción de el lugar, el tiempo y la intensidad con que ocurrirá un terremoto.
Segundo, una vez establecido el lugar donde ocurrirá o ocurrió el terremoto, hacer una análisis del desarrollo del terremoto, es decir:
  • Duración del terremoto.
  • Observar las intensidades en los lugares vecinos al epicentro en función del tiempo.
  • Analizar los posibles desastres ocasionados a la infraestructura de las localidades.
En el aspecto correspondiente a la predicción se conoce distintos factores que pueden ayudar a predecir la ocurrencia de un terremoto:
  • Inclinación o pandeo de las superficies de la tierra
  • Cambios en el campo magnético terrestre
  • Comportamiento de los animales
  • Tensión sobre la corteza terrestre
  • Sacudidas precursoras
  • Estadística.
En lo que respecta a la estadística es importante mencionar que Ingenieros estadounidenses han desarrollado el modelo informático Rundle-Tiampo Forecast capaz de predecir terremotos con 10 años de anticipación. Su modelo analiza datos sísmicos pasados de una región y los extrapola a futuro. Se utiliza el hecho que un terremoto de gran magnitud se presenta cuando la magnitud de pequeños temblores se incrementan.
De los 16 terremotos con una magnitud superior a 5 en la escala de Richter ocurridos desde el 1 de enero del año 2000, 15 fueron anticipados con este procedimiento. Once de los 15 terremotos mencionados ocurrieron después de que el artículo sobre este sistema fuera publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences, en 2002.
Desarrollo de terremotos
Un terremoto es un movimiento vibratorio causado por el movimiento repentino de las placas. El movimiento vibratorio se propaga por la tierra en todas las direcciones en forma de ondas elásticas u ondas sísmicasEl punto interior de la tierra donde se origina un temblor se denomina hipocentro o foco, y el punto sobre la superficie directamente arriba del foco se llama epicentro. Normalmente es en la vecindad o región cercana del epicentro donde se observa la mayor intensidad del temblor. La profundidad a que se encuentra el foco varía desde unos cuantos kilómetros hasta algo mas de 650 kilómetros. Por la profundidad a la que se originan los temblores se clasifican como temblores superficiales (0 a 60 km), intermedios (61, 300 km), o profundos (301, 650 km). La profundidad tiene gran importancia en los efectos que causa el terremoto. Los terremotos de foco superficial actúan en áreas reducidas pero sus efectos son considerables pues las ondas sísmicas apenas se atenúan antes de llegar a la superficie. En cambio los de foco profundo afectan a zonas mucho mayores pero la intensidad es menor, debido a que las ondas sísmicas llegan más debilitadas a la superficie. Entre los principales factores que afectan el desarrollo y consecuencias de un terremoto son las siguientes:
  • Tipo de falla geológica
  • Magnitudes de las ondas del terremoto
  • Magnitud del terremoto
  • Infraestructura de la localidad
  • Forma de las fronteras de las placas involucradas.
  • Forma de las superficies cercanas a la frontera de las placas.
  • Difusión de las ondas sísmicas de acuerdo a los tipos de subsuelo.
A continuación se detallan algunos de esos factores.

1. Fallas geológicas.
  • Fallas de rumbo. EL tipo de movimiento es es horizontal y puede ser lateral izquierdo o lateral derecho.
  • Fallas normales. las fallas normales son fracturas inclinadas que se mueven en forma vertical. En este caso los bloques reciben el nombre de techo y piso. El techo de la falla tiene un movimiento hacia abajo.
  • Fallas inversas. Es similar al anterior solo que en este el techo de la falla se mueve hacia arriba.
  • Falla oblicua. Es una mezcla de movimientos de las fallas anteriores.
2. Tipos de ondas en un terremoto
  • Ondas P. El movimiento del suelo es hacia a delante y hacia atrás en la misma dirección que el movimiento de las ondas. Su velocidad promedio es de 6 km/seg
  • Ondas S. Producen movimientos perpendiculares a su dirección de propagación. Se velocidad promedio es alrededor del 60% del de las ondas P.
  • Ondas superficiales de Love y Raleight. Producen movimientos horizontales y elíptico-longitudinales.
Como su nombre lo indica las ondas superficiales se transmiten cerca de la superficie terrestre, en cambio las ondas P y S viajan por el interior de la tierra y también se conocen como ondas de cuerpo. Las mas rápidas son las ondas P y por ello son las primeras en ser registradas. 3. Escalas de intensidad Aunque cada terremoto tiene una magnitud única, su efecto variará grandemente dependiendo del terreno, de la distancia y de los tipos de construcción. Es entonces más útil catalogar a cada terremoto según su energía intrínseca Escala de Richter. Representa la energía liberada en cada terremoto y se basa en el registro sismo-gráfico. Es una escala potencial o semilogariímica, de modo que cada punto de aumento representa un aumento de diez o mas veces mayor. Una magnitud de 4 no es el doble de una de dos sino es 100 veces más que una de 2. Según el Dr. Josep Vila de la Universidad de Barcelona el cambio de 2 a 4 lo que aumenta 100 veces es la amplitud de las ondas y no la energía, la energía solo aumenta por un factor de 33 lo que es 1000 veces por cada dos unidades de aumento.
El tipo de onda que es analizada para esta escala es la llamada onda S. Escala de Mercalli. Esta escala no se basa en registros sismográficos sino en el efecto producido en las estructuras y en la sensación percibida por la gente. Esta escala se expresa en números romanos y es equivalente, de modo que una de VI es el doble de una de II. La intensidad depende de :
  • La energía del terremoto.
  • La distancia de la falla donde se produjo el terremoto.
  • La forma como las ondas llegan al lugar donde se registra.
  • Las características del subsuelo y lo más importante,
  • Cómo la población sintió el terremoto.
5. Forma de las fronteras de las placas y de la superficie terrestre


Comparando las dos imágenes anteriores correspondientes a la imagen inicial y final de la simulación donde los contrastes de colores en la imagen 1 dan una impresión de la forma de la superficie terrestre.

De acuerdo a la segunda imagen donde el color rojo corresponde a las zonas de mayor intensidad del terremoto y la zona gris es el foco del terremoto, podemos observar que existe una relación entre la forma de las superficies y las zonas de mayor intensidad del terremoto.







4. Difusión de las ondas de acuerdo al subsuelo

Es importante considerar en el desarrollo de una simulación las propiedades dinámicas de suelos ya que los efectos variarán de acuerdo al tipo de subsuelo. El ejemplo más claro es el del terremoto del 85 en la ciudad de México donde los daños más importantes se presentaron en edificios y obras de ingeniería en zonas con depósitos de suelos blandos deformables ya que estos amplifican las ondas sísmicas.



Hipótesis sobre la generación de terremotos

Teorías de conspiración

Si bien sabemos que los terremotos son provocados por el movimiento de las placas y los "choques" que hay entre ellas. También sabemos que una vez que un terremoto de gran intensidad ha ocurrido, la energía de la tensión que había entre las placas participantes se ha liberado y para que ocurra un terremoto en ese mismo lugar debe comenzar a acumularse nuevamente energía.

Si lo que se necesita para tener un terremoto es una liberación de energía entre placas podemos pensar que para provocar un terremoto es necesario lograr que esa energía se acumule entre esas placas, por supuesto sería imposible controlar el lugar exacto de la liberación de esa energía.

¿Como el hombre provocaría que las placas tectónicas acumulen energía?

Una de las posibilidades es el aumento que ha tenido el nivel del mar en los últimos años y en consecuencia el peso de la cantidad de agua sobre las placas tectónicas ha modificado sus direcciones, provocando así que determinadas placas se unan y acumulen energía para ser liberado como terremotos.

Surgen otras preguntas:
¿Ese peso de agua proporcionara la energía suficiente para crear esos movimientos de las placas?
¿Que tipo de actividad del hombre si podría ocasionar directa o indirectamente que una determinada placa tectónica se mueva en determinada dirección?

El movimiento de una placa respecto a otra y la acumulación de energía entre ellas finalmente se libera con un fenómeno de vibración en el que se presenta otro fenómeno muy complejo que es la fricción de los materiales entre las superficies que limitan las placas.
Ahora bien la fricción es un fenómeno caótico

Aplicaciones de simulación de terremotos

En el caso especifico de la simulación en terremotos las ventajas podrían ser las siguientes.

Caso preventivo

Si se conoce el lugar, intensidad y tiempo de la ocurrencia de un terremoto es posible hacer planes de evacuación.

Especificando el tipo de terreno y las fronteras de las placas de un lugar específico se podrían calcular, para posibles localizaciones y profundidades del foco, las intensidades del terremoto en lugares vecinos.

Estableciendo el tipo de terreno, velocidades de onda y magnitud registrada,  determinar el movimiento total resultante del terreno así como el tiempo aproximado que resistirían las estructuras de los edificios de acuerdo a la distancia al foco del terremoto.

Si existiera una herramienta para simular el tipo de movimientos en el subsuelo ocasionados por diversos tipos de terremotos, sería posible evaluar la resistencia y comportamiento de estructuras, edificios, puentes, etc., a fin de obtener solo diseños de edificaciones resistentes.

Caso explicativo

Conociendo un terremoto pasado así como las intensidades en diversos puntos cercanos al foco y conociendo el daño ocasionado poder explicar como sucedieron los hechos y como se extendieron las ondas. 

Al lograr que una simulación de un terremoto pasado se parezca lo mas posible a la realidad, se lograrán predecir los daños a estructuras para terremotos futuros.

Determinar cuales son los factores principales que influyen en la difusión de las ondas sísmicas.

Determinar las magnitudes de posibles terremotos que dieron origen a las cadenas montañosas.

Conocer en que tiempos pudieron haber ocurrido terremotos de gran magnitud.

Determinar si es probable que en el futuro se presente un terremoto de gran magnitud.

Conocer si se pueden controlar la energía de las placas para evitar que se presentes terremotos catastróficos.


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