Nacional

Subsuelo se comportó como agua en Terremoto de 1985

Por Yureli Cacho Carranza

Ciudad de México. 24 de febrero de 2016 (A. I. Conacyt). El doctor en física Jorge Andrés Flores Valdés, investigador nacional emérito del Sistema Nacional de Investigadores (SNI), así como del Instituto de Física de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), compartió con la Agencia Informativa Conacyt su explicación científica sobre el catastrófico resultado en determinadas zonas de la Ciudad de México por el terremoto ocurrido en 1985, cuyo epicentro se localizó frente a la costa de Michoacán y Guerrero.

sismo 85 16 2 3
Fotografía: Roberto Esquivel Sánchez.

El temblor de 8.1 grados en escala de Richter de aquel jueves 19 de septiembre, seguido de una intensa réplica de 7.3 grados al siguiente día, provocó la caída de numerosos edificios en la capital del país.

Agencia Informativa Conacyt (AIC): ¿Cómo fue que resolvió estudiar el modelo de la respuesta sísmica que hubo en el Valle de México por el temblor de Michoacán el 19 de septiembre de 1985 y posteriormente determinar una teoría física al respecto?

Dr Jorge Andres Flores Valdes 16 2Jorge Andrés Flores Valdés (JAFV): Un par de días posteriores al terremoto de Michoacán, estaba leyendo el periódico El Universal y me encontré con un mapa de la Ciudad de México en el que la localización de los edificios colapsados el 19 de septiembre estaba marcada con puntos rojos. Me di cuenta que existía un fenómeno de resonancia porque los puntos estaban agrupados y había zonas donde había muchos y otras donde no había ninguno. Pensé “esto es lo que en los estudios de caos cuántico y sistemas complicados en mecánica cuántica se entiende como una función de onda”. Es decir que se tienen zonas con ondas muy intensas y otras donde las ondas son cero. Cuando la amplitud de oscilación de la onda es muy grande, muy probablemente los edificios se afecten bajo ciertas condiciones.

AIC: ¿Qué determina esa afectación que menciona, cómo y por qué sucede?

JAFV: Los puntos rojos señalados en el periódico definían una parte muy específica de la Ciudad de México. En las Lomas de Chapultepec, por ejemplo, no había ningún punto, en CU tampoco ni en el Pedregal y otros lugares. Donde estaban los puntos era justo encima de lo que había sido el lago de Tenochtitlan, en cuya parte profunda, aunque se resecó para la construcción de la ciudad, quedó una arcilla blanda, lo que da ciertas características al subsuelo.

Con mis colegas, los doctores Octavio Novaro y Thomas Seligman, nos dimos cuenta que podríamos calcular las amplitudes de onda si conociéramos el mapa del lago de Tenochtitlan. Este mapa se conocía y cuando hicimos el cálculo, el mapa de la computadora resultó puntear exactamente las mismas zonas que el mapa del periódico. Escribimos un artículo que en el número del 23 de abril de 1987 se llevó la portada de la revista Nature, la más importante de ciencias naturales a nivel mundial.

AIC: ¿Cómo se llegó al resultado donde su cálculo concuerda perfectamente con las zonas afectadas por el temblor?

JAFV: Teníamos un solo parámetro, la velocidad de las ondas. Para ajustar el mapa tuvimos que utilizar la velocidad del sonido en el agua, que es de 1.5 kilómetros por segundo. Esto no les gustó a los sismólogos porque para ellos la transmisión de las ondas sísmicas, es decir la energía, se da a través de ondas que oscilan perpendicular o transversalmente, en cambio las ondas sonoras oscilan en la misma dirección en la que se propaga la onda.

Les explicamos que la arcilla del fondo del subsuelo de la ciudad en un 90 por ciento es agua, vivimos sobre agua y dinámicamente se comporta como agua, por eso la velocidad del sonido que se requiere usar para explicar el catastrófico resultado del fenómeno es de 1.5 kilómetros por segundo. Además en el agua no hay ondas transversales y estas se mueven como a 50 metros por segundo. Resultaba imposible que en el tiempo que duró el terremoto de Michoacán las ondas transversales establecieran resonancias, no tenían tiempo de rebotar ni ocasionar la interferencia que tuvo lugar.

En los lagos de Xochimilco, Chalco y Texcoco también pudo haber ocurrido semejante catástrofe. La diferencia es que en esas localidades no hay edificios y para que los edificios se caigan deben tener una frecuencia de resonancia semejante a la del lago; en las casas bajas no se presenta tal frecuencia de resonancia.

AIC: ¿Esta investigación ha determinado medidas de precaución para evitar futuros daños ante otro fenómeno de igual o similar magnitud?

JAFV: Sí, conocer esto ha servido porque lo que han hecho los ingenieros después de la experiencia del sismo del 19 de septiembre de 1985 es sacar de la frecuencia de resonancia los edificios. No se puede hacer nada con el subsuelo pero sí puede modificarse la técnica de la construcción.

AV CUAUHTEMOC SECOFI 3
span class=”c12″>Fotografía: Roberto Esquivel Sánchez.

Por ejemplo, las crucetas de acero que tienen algunos edificios sirven para cambiar la frecuencia de resonancia y que no se muevan porque uno de los puntos de la resonancia gigante es que la frecuencia está muy bien definida, es como empujar un columpio, la amplitud aumenta cuando se empuja con la misma frecuencia, si el edificio absorbe la energía con la frecuencia con la que está oscilando el agua, la cual no puede cambiarse porque es una condición geológica, con la instalación de crucetas puede cambiarse la frecuencia de los edificios para que no pegue con la del agua.

Otras medidas han sido limitar la altura de construcción en esas zonas, poner pilotes para consolidar los cimientos, etcétera. Por lo tanto, aunque no es posible evitar el movimiento de la tierra, sí es posible evitar el daño.

AIC: ¿A qué se refiere la resonancia gigante?

JAFV: Este fenómeno, al que en física se le llama resonancia gigante, se da siempre en los temblores que duran mucho, solo que como no siempre son tan intensos no causan tantos daños. En este fenómeno hay dos sistemas acoplados donde en alguno de ellos hay un estado muy particular que se reparte en los otros estados del sistema que son más complicados y aumentan la respuesta, por eso se llama resonancia gigante.

Ahora que se han mejorado los sistemas sismológicos y los acelerogramas (representación temporal de la aceleración que experimenta el suelo en un determinado punto durante un sismo), cuando el registro de la aceleración del suelo, a través de los acelerógrafos, se ve con mayor precisión, aparecen muchos más detalles, más picos, que es exactamente lo mismo que pasa en la física nuclear, en la atómica, en los puntos cuánticos, en las microondas, es un fenómeno universal en la física.

AIC: ¿Cuáles eran las condiciones de la ciudad en esos años?

JAFV: Durante el sismo del 85 solo había tres acelerógrafos en la Ciudad de México, uno en la Secretaría de Comunicaciones y Transportes, único situado en suelo blando y donde se vieron los primeros acelerogramas de un terremoto tan fuerte. El segundo está en un cerro en la avenida del Observatorio, en donde, al igual que en el Instituto de Ingeniería de la UNAM, donde se encuentra el tercero, la tierra es muy firme.

Después de lo ocurrido en 1985, ingenieros civiles y sismólogos se dieron cuenta de que necesitaban mayor información y ahora hay muchos sismógrafos o acelerógrafos en toda la zona metropolitana, particularmente en los lagos, para registrar la aceleración del suelo según tres direcciones perpendiculares, dos horizontales y una vertical. Hay cerca de 100, por lo que la Ciudad de México es la ciudad mejor instrumentada en el mundo desde el punto de vista sísmico.

¿Quién es Jorge Flores Valdés?
Nació en la Ciudad de México el 1o de febrero de 1941. Tanto la carrera de física como el doctorado los estudió en la Facultad de Ciencias de la UNAM. Realizó un posdoctorado en la Universidad de Princeton, Nueva Jersey, Estados Unidos. Entre su vasta trayectoria, ha sido profesor invitado en el Instituto de Física Nuclear de la Universidad de París, Orsay. Ha impartido más de 700 conferencias a nivel nacional y extranjero, publicado más de 200 artículos y 20 libros; su labor de divulgador científico lo hizo acreedor en 1992 al Premio Kalinga de la Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura (Unesco, por sus siglas en inglés).
En 1972 recibió el Premio de Ciencias de la Academia de la Investigación Científica, actualmente Academia Mexicana de Ciencias. Otras de sus distinciones son el Premio Universidad Nacional en Investigación en Ciencias Exactas en 1978; Premio Alfonso Pruneda de la UNAM en 1991; además del Premio de Deporte y Olimpismo Joan Antonio Samaranch de la Olimpiada Cultural 1992, así como el Premio Nacional de Ciencias y Artes 1994, al igual que la Medalla Marcos Moshinsky 2007 del Instituto de Física de la UNAM.
Entre 1974 y 1982 fungió como director del Instituto de Física de la UNAM. También fue subsecretario de Educación Superior e Investigación Científica de la Secretaría de Educación Pública (SEP) de 1982 a 1985, periodo durante el cual contribuyó a la creación del Sistema Nacional de Investigadores (SNI), cuyo secretariado técnico dirigió. Posteriormente, de 1989 y hasta 1997, se desempeñó como director del Centro Universitario de Comunicación de la Ciencia, de Universum y del Museo de la Luz.
Fuentes: Instituto de Física de la UNAM  yConsejo Consultivo de Ciencias. 

Imagen destacada del terremoto de 85 por Roberto Esquivel Sánchez CC BY-SA 4.0

A %d blogueros les gusta esto: