Monografias | Simulación Metodológica de un Detector de SismosSimulación Metodológica de un Detector de SismosResumen: Los volcanes activos son fuente generadora de una gran variedad de señales sísmicas. En el Popocatepetl (en Puebla, cerca de la ciudad de México, México), por ejemplo, se identifican tres tipos de señales: eventos Vulcano-teutónicos (VT),eventos de periodo largo (LP)y eventos híbridos. Introducción Los
volcanes activos son fuente generadora de una gran variedad de señales sísmicas.
En el Popocatepetl (en Puebla, cerca de la ciudad de México, México), por
ejemplo, se identifican tres tipos de señales: eventos Vulcano-teutónicos
(VT), eventos de periodo largo (LP) y eventos híbridos.
Los eventos Vulcano-teutónicos
(VT) son señales sísmicas que se asemejan claramente a los eventos de tipo
teutónicos regionales, tienen frecuencias típicas de 5 Hertz o mas y las fases
de P y S son claramente reconocibles. Estos eventos VT se producen en la roca sólida
originando fracturas o fallas de corte muy similares a los producidos por los
eventos teutónicos como los de subducción. Ejemplo de un evento Vulcano-teutónico
(VT) registrado en la estación PPX el día 96/12/02. El primer cuadro es el
sismo grama en cm/s. El cuadro central es el espectrograma típico de un VT,
calculado con una ventana móvil de 1.28 s. El cuadro inferior es el espectro de
amplitud de Fourier (figura 1). Los
eventos de periodo largo (LP) son eventos con frecuencias características en un
rango de 1.0 a 5 Hertz. La fase de la onda P no esta bien definida, es
emergente, y no se identifica fase S. Se asocia el origen de los LP a efectos de
trayectoria. La generación de estos eventos esta relacionada con la fluctuación
de presion causada por la inestabilidad del transporte de masa y las condiciones
termodinámicas de los fluidos. Ejemplo de un evento de periodo largo (LP)
registrado en la estación PPX el día 95/12/01. El primer cuadro es el sismo
grama en cm/s. El cuadro central es el espectrograma calculado con una ventana móvil
de 1.28 s. El cuadro inferior es el espectro de amplitud de Fourier (figura 2). Los
eventos híbridos son eventos con componentes en las altas y bajas frecuencias,
por ello se les denominan híbridos. En las altas frecuencias tienen fases
impulsivas de P y S. Generalmente presentan amplitudes de P y S menores a las
que presentan los eventos Vulcano-teutónicos. Ejemplo de un evento híbrido
registrado en la estación de periodo corto PPM el día 95/03/02. El primer
cuadro es el sismo grama en cm/s. El cuadro central es el espectrograma
calculado con una ventana movil de 1.28 s. El cuadro inferior es el espectro de
amplitud de Fourier (figura 3). Otra
señal que se identifica en los registros sísmicos del Popocatepetl en México
es el tremor. Este tipo de señal se ha identificado varios volcanes activos.
Ejemplo de un evento de tremor registrado en la estación PPP el día 95/02/01.
El primer cuadro es el sismo grama en cm/s. El cuadro central es el
espectrograma calculado con una ventana móvil de 1.28 s. El cuadro inferior es
el espectro de amplitud de Fourier (figura 4). Antecedentes Los
sismos se han presentado en diversas zonas del mundo, ocasionando gran pérdida
de vidas humanas, edificaciones domésticas e industriales, construcciones cívicas
y de uso por la sociedad (ejemplo, puentes) y un gran daño al medio ambiente. A
continuación se presenta un historial de los sismos ocurridos en el mundo
(tabla 1). Tabla
1. Secuencia historial de sismos en el mundo. Fecha Magnitud Epicentro Zonas
afectadas Daños
y perdidas humanas Año
526 X X Costa
del Mediterráneo 200,000
Muertos 826 X X Corintio,
Grecia 45,000
Muertos 1201 X X Oriente
Medio 1'100,000
muertos, sismo más trágico y antiguo. 1268 8,4 X Sicilia,
Italia 60,000
muertos 1556 X X Shaan-si,
China Más
de 830,000 Muertos 26/01/1531 X Cerca
de Lisboa, Portugal Portugal. 30,000
Muertos 23/01/1556 X Shenshi,
China. China. 830,000
muertos. Noviembre
de 1667 X Shemaka,
Caucaso Cordillera
Caucasica 80,000
muertos 11/01/1693 X Catania,
Italia Italia 60,000
muertos 11/10/1737 X Calcuta,
India Norte
de India, Cordillera del Himalaya, sur de Pakistan y Bangladesh. 30,000
muertos 7/06/1755 X Costa
de Iran junto al Mar Caspio. Norte
de Iran 40,000
muertos 1/11/1755 X Lisboa,
Portugal. Portugal,
España y Norte de Africa, se dejo sentir en Francia y Estados Unidos.
El Tsunami producido afecto el norte de Africa y la península ibérica. 70,000
muertos. 4/02/1783 X Calabria,
Italia Italia 50,000
muertos 4/02/1797 X Quito,
Ecuador Ecuador 40,000
muertos 1811-1812 3,6
- 6,7 Nuevo
Madrid, Missouri La
mayor serie de movimientos sismicos afectaron a Estados Unidos, cabio
varios cursos del cauce del rió Misisipi. 270
muertos 5/09/1822 X Allepo,
Asia menor Asia
menor 22,000
muertos 18/12/1828 X Echigo,
Japón Japón 30,000
muertos 13/08/1868 X X Arica.
Perú. Después de ser destruida por el terremoto, Arica fue arrasada
por grandes olas. Todos los barcos anclados en las bahías fueron
destruidos. 25,000
muertos 16/08/1868 X X Ecuador
y Colombia 70,000
muertos 03-04-1872 7,5 X Antiquia,
Turquia. Más
de 1000 Muertos 15/06/1896 X X Riku-ugo,
Japón 22,000
muertos 18-04-1906 8,6 Cercas
de San Francisco, Estados Unidos San
Francisco, Santa Rosa, Salinas y San José, Estados Unidos. 700
muertos y 28,000 edificios destruidos. 16-08-1906 8,6 Valparaiso,
Chile Chile 20,000
Muertos 28/12/1908 7,5 Mesina,
Italia Italia 120,000
muertos 13/01/1915 7,0 Avezzano,
Italia Italia 30,000
muertos 1917 7,0 Cercas
de Los Ángeles, California California No
se calcularon los muertos y daños 16/12/1920 8,5 Kansu,
China China 180,000
muertos 01-09-1923 8,3 Tokio,
Japón Tokio
y Yokohama 99,930
muertos y más de la mitad de Tokio destruida. 1/10/1923 8,2 Kwato,
Japón Japón 143,000
muertos 26/12/1932 7,6 Kansu,
China China 70,000
muertos 31/5/1935 7,5 Queta,
India India 60,000
muertos 02-03-1933 8,9 Costa
Noroeste, Japón. Noroeste
de Japón Aprox.
2.990 muertos. 10-03-1933 6,3 Long
Beach (Sur de California), Estados Unidos California 117
muertos. 15-01-1934 8,4 Bihar,
Nepal. India
y Nepal. 10.700
muertos. 1934
7,5 X Frente
a Panamá. Panamá. Desconocido 31-03-1935 8,4 X Quetta,
Beluchistán. Más
de 30.000 muertos. 02-03-1939 8,3 Chillán,
Chile. Chile 28.000
muertos. 26-12-1939 7,9 X Erzincan.
Turquía. Más
de 30.000 muertos. 18-05-1940 7,1 X Imperial
Valley, Estados Unidos. 9
muertos. 04-03-1942 X X Japón. 82.000
muertos. 1943 7,5 Noroeste
de Puerto Rico Puerto
Rico. Daños
importantes. 22-01-1944 8,5 San
Juan, Argentina. Argentina Más
de 10.000 muertos. 08-12-1946 X Shiho-Ku,
Japón. Japón 2.000
muertos. 02-06-1948 X Fuku-i,
Japón. Japón Aprox.
5,100 muertos. 04-03-1952 X Hokkaido.
Japón. Japón Aprox.
8,233 muertos. 21-06-1952 7,7 X Bakersfield. 12
muertos. 1953 X X Isla
del mar Jónico. Grecia. Desconocido 1954 6,7 Orléansville.
Argelia. Argelia 1,000
muertos. 1957 X X Norte
de Irán. Más
de 25,000 muertos. 18-08-1959 8,2 Montana,
cerca del parque Yellowstone, Estados Unidos. Montana
y sus alrededores. Sin
víctimas. Causó el desplome de una montaña sobre un río. 29-021960 X Agadir,
Marruecos. Marruecos. Más
de 16,000 muertos. 22-05-1960 9,5 Sur
de Chile. Chile,
el Tsunami producido por este sismo se propago por todo el Océano
Pacifico. 2.000
muertos más otros miles en las costas de Océano Pacifico. 1962 X Irán. Irán Desconocido 26-07-1963 X X Skopjé,
Yugoslavia. La
sacudida duró 20 segundos pero dejó convertida la ciudad en un montón
de ruinas y sepultó entre los escombros a millares de personas. 04-06-1964 4,6 Nigata,
Japón. Nigata
y sus alrededores Aunque
parezca muy increíble, este sismo dejo 26 muertos y 447 heridos. 1964 X X Baldes-Alaska,
Estados Unidos Desconocido 1965 X X Valparaíso.
Chile. Varios muertos. Desconocido 1965 X X Nagano,
Japón. Desconocido 19-08-1966 6,7 Turquía
oriental. Turquia Aprox.
2.520 muertos. 26-02-1968 Magnitud
desconocida, solo se sabe que fueron tres sismos consecutivos X Miyazaki,
Japón. 42
heridos. 31-08-1968 X Cercas
del norte de Irán Norte
de Irán Más
de 12.000 muertos. 31-05-1970 7,7 Huaylas,
Perú. Perú Más
de 50.000 muertos. 1970 X X Turquía. Número
desconocido solo se sabe que huvo muchos muertos. 19-09-1985 8,1 Entre
los estados de Guerrero y Michoacan. México
D.F., Michoacan, Guerrero, Jalisco, Colima Más
de 4.000 muertos. Más de 300.000 Perdieron
sus casas. 17-01-1995 7,2 Kobe Kobe,
Japón. Más
de 5.600 muertos, 18.000 heridos y más de 10.000 edificios destruidos. 13-01-2001 7,6 Frente
a El Salvador San
Salvador, El Salvador. 944
muertos, 1.155 edificios públicos dañados, 108.261 viviendas
destruidas y 405 iglesias dañadas. 26-12-2004 8,9 Frente
al Norte de la isla de Sumatra, Indonesia. Sumatra,
Golfo de Bengala, India, Sri Lanka, Bangladesh, Tailandia, Malasia,
Islas maldivas, Myanmar, Somalia, Madagascar, Tanzania, Kenia, Seycheles
y Sudafrica. El
tsunami generado por la magnitud del sismo causa más de 150.000 muertos
en Sri Lanka, islas Maldivas, India, Tailandia, Malasia, Bangladesh y
Myammar (antigua Birmania). Tambien resulto afectado el lado oriental de
Africa. Una cifra superior a 50.00 casas quedaron destruidas. Es uno de
los cinco peores temblores de tierra conocidos desde 1900. 08-10-2005 7,6 Cerca
de Islamabad, Pakistan Norte
de India, Pakistan y Afganistan Cifras
oficiales de 2 de noviembre de 2005 indican 73.276 muertos y más de
69.000 heridos graves. Planteamiento
del problema La
generación de sismos ha provocado grandes pérdidas humanas, económicas y un
gran deterioro en el medio ambiente. Esto ha motivado a investigadores a diseñar
y fabricar dispositivos de detección en zonas donde se considera es el
epicentro del sismo, para poder obtener alguna señal que indique la menor
sensación de un movimiento y con ello dar aviso a autoridades y a la población.
Existe una gran diversidad de sistemas electrónicos de detección de sismos,
que ayudan a la prevención de desastres, por lo que es necesario tomarlos en
cuenta para evitar principalmente pérdidas humanas y económicas que influyen
en las economías de los países afectados por este tipo de fenómenos
naturales. Debido a la preocupación pro ser al ciudad de Mexicali y
principalmente en el Valle donde se realizan actividades agrícolas, como una
zona con influencia de movimientos sísmicos; existe la propuesta de la
realización de una metodología para el desarrollo de un sensor que pueda
detectar mínimos movimientos en algunas zonas más propensas de esta zona de la
República Mexicana. La metodología consiste en el análisis y diseño de
suelos en la región, zonas más propensas a al generación de sismos
y la propuesta del diseño y desarrollo del sistema electrónico. Es por
eso, la pregunta, si se requiere de prevenir en Mexicali, de la generación de
un sismo?. Justificación La
zona de la República Mexicana donde se encuentra localizada la ciudad y el
valle de Mexicali, es un área donde se generan sismos a diversas escalas, donde
los últimos cinco años, se han registrado a pequeña escala, algunos
investigadores mencionan que puede ocurrir uno de gran escala con posibles
desgracias de pérdidas humanas y económicas. Las autoridades de gobierno han
estado elaborando planes de contingencia ambiental, informando a la población
de lo que es necesario realizar antes, en el transcurso y después de un sismo.
La prevención de este tipo de fenómenos naturales, es parte fundamental para
evitar desgracias que puedan afectar la economía de la región. La preocupación
por pensar en que ocurra una desgracia muy grave, nos levó a realizar una
propuesta metodológica del diseño y fabricación de un sistema de detección
anti-sísmico para poder detectar pequeños movimientos en algunas áreas de al
región, ya sea bajo superficies de casas-habitación, instituciones de
gobierno, educativas, salud o alguna otra y de empresas, que se tienen alrededor
de 150 en la ciudad de Mexicali y su valle. El costo del sistema electrónico
propuesto no es muy costoso, por lo cual justifica su desarrollo y con ello que
se puede lograr una vinculación muy establecida entre autoridades de Conalep
Mexicali I y autoridades de diversas dependencias de gobierno. Marco
Teórica La
corteza terrestre experimenta casi continuamente pequeños e imperceptibles
movimientos de trepidación, sólo registrables por aparatos especiales de
extraordinaria sensibilidad. Pero a veces, estos movimientos de trepidación,
conmoción u oscilación, son más intensos y se manifiestan como sacudidas
bruscas, ordinariamente repetidas, que el hombre percibe directamente o por los
efectos que producen. Con el nombre general de sismos o seísmos se designa a
todos estos movimientos convulsivos de la corteza terrestre, que se clasifican
en micro sismos, cuando son imperceptibles; macro sismos, cuando son notados por
el hombre y causan daños en enseres y casas, y mega sismos, cuando son tan
violentos que pueden producir la destrucción de edificios, la ruina de ciudades
enteras y gran número de víctimas. Los macro sismos y mega sismos son los
conocidos con el nombre de terremotos o temblores de tierra. El estudio de los
fenómenos sísmicos es el objeto de la Sismología. El origen del 90 % de los
terremotos es tectónico, relacionado con zonas fracturadas o fallas, que dejan
sentir sus efectos en zonas extensas. Otro tipo están originados por erupciones
volcánicas y existe un tercer grupo de movimientos sísmicos, los llamados
locales, que afectan a una región muy pequeña. Éstos se deben a hundimientos
de cavernas, cavidades subterráneas o galerías de minas; trastornos causados
por disoluciones de estratos de yeso, sal u otras sustancias, o a deslizamientos
de terrenos que reposan sobre capas arcillosas. Las aguas de los mares son
agitadas por los movimientos sísmicos cuando éstos se producen en su fondo o
en las costas. A veces sólo se percibe una sacudida, que es notada en las
embarcaciones; pero con frecuencia se forma por esta causa una ola gigantesca
que se propaga por la superficie con la misma velocidad que la onda de la marea
y que al estrellarse en las costas pueden ocasionar grandes desastres. Estas
grandes olas sísmicas se llaman de translación y también tsunamis, nombre con
que se las designa en Japón o maremotos. Un terremoto se origina debido a la
energía liberada por el movimiento rápido de dos bloques de la corteza
terrestre, uno con respecto al otro. Este movimiento origina ondas teóricamente
esféricas ondas sísmicas, que se propagan en todas las direcciones a partir
del punto de máximo movimiento, denominado hipocentro o foco, y del punto de la
superficie terrestre situado en la vertical del hipocentro a donde llegan las
ondas por primera vez, el epicentro. Desde
el hipocentro se generan dos tipos de ondas: -Ondas
primarias, ondas P (por ser las primeras en producirse) o longitudinales, que
consisten en vibraciones de oscilación de las partículas sólidas en la
dirección de propagación de las ondas. Por producir cambios de volumen en los
materiales se les llama también de compresión; son las de mayor velocidad y se
propagan en todos los medios. -Ondas
secundarias, ondas S (por ser las segundas en llegar) o transversales, son las
que producen una vibración de las partículas en dirección perpendicular a la
propagación del movimiento. Pueden vibrar en un plano horizontal o vertical, no
alteran el volumen, son más lentas que las ondas P y no se propagan a través
de los fluidos. Se conocen con el nombre de ondas de cizalla o distorsión. La
interferencia de estos frentes de ondas con la superficie terrestre origina un
tercer tipo de ondas, denominadas superficiales u ondas L. Son más lentas y al
viajar por la periferia de la corteza tienen una gran amplitud, siendo las
causantes de los mayores desastres. Se distinguen dos tipos: ondas Love, con
movimiento perpendicular a la dirección de propagación, llamadas también de
torsión, y ondas Rayleigh cuyo movimiento es elíptico con respecto a la
dirección de las ondas. Sismógrafo Las
vibraciones se detectan mediante unos instrumentos llamados sismógrafos. Unos
son péndulos verticales de gran peso, que inscriben el movimiento por medio de
una aguja o estilete, sobre un papel ahumado. Otros son horizontales y al
oscilar por la sacudida sísmica trazan un gráfico con una aguja sobre un papel
ahumado arrollado a un tambor o cilindro que gira uniformemente. El gráfico
puede ser también señalado mediante un rayo de luz que incide sobre un papel
fotográfico, en el cual van marcados los intervalos de tiempo por horas,
minutos y segundos. Otros son péndulos invertidos llamados astáticos,
constituidos por una gran masa, que permanece inmóvil, apoyada sobre un vástago.
En la actualidad los sismógrafos son electromagnéticos, recogiéndose el
registro de los movimientos en cintas magnéticas que se pueden procesar y
digitalizar por medio de computadoras. Mediante diversas observaciones y la
comparación de datos de diferentes observatorios, se pueden trazar sobre un
mapa las líneas isosistas, que unen los puntos en que se ha registrado el fenómeno
con la misma intensidad y las homosistas, que unen todos los puntos en que la
vibración se aprecia a la misma hora. En cada observatorio debe haber
diferentes tipos de sismógrafos: dos horizontales, orientados según el
meridiano y el paralelo del lugar y uno vertical; para que sea posible apreciar
todas las particularidades de cualquier movimiento sísmico. Los sismogramas son
las gráficas marcadas por el estilete del sismógrafo, o el rayo luminoso,
sobre el papel del tambor giratorio. En un sismograma se pueden diferenciar
varias partes según la proximidad o lejanía del epicentro respecto al
observatorio. Sismos Se
denomina sismo, seísmo o terremoto a las sacudidas o movimientos bruscos del
terreno generalmente producidos por disturbios tectónicos o volcánicos. En
algunas regiones de América se utiliza la palabra temblor para indicar
movimientos sísmicos menores y terremoto para los de mayor intensidad. En
ocasiones se utiliza maremoto
para denominar los sismos que ocurren en el mar.
La ciencia que se encarga del estudio de los sismos, sus fuentes y de cómo se
propagan las ondas sísmicas a través de la Tierra
recibe el nombre de sismología. Origen El
origen de la gran mayoría de los terremotos se encuentra en una liberación de
energía producto de la actividad volcánica
o a la tectónica
de placas. Los terremotos tectónicos se suelen producir en zonas
donde la concentración de fuerzas generadas por los límites de las placas
tectónicas dan lugar a movimientos de reaju | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
