Escalas Sismicas

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Temas Especiales en Ingeniería

FACULTAD DE INGENIERÍA CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

TEMA: ESCALAS DE MEDICIÓN DE SISMO

ASIGNATURA:

Temas Especiales Especiales en Ingeniería Ingeniería

DOCENTE:

Ing. Iván Molina Porcel

ALUMNO:

Verónica Fernández Fernández Sánchez

Cusco - Perú

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INTRODUCCIÓN El siguiente trabajo es una recopilación de escalas sísmicas que existen, dividas en escalas de magnitud y escalas de intensidad, desarrollando cada escala encontrada en informes, revistas o tesis, se profundizará los tipos de escalas que existen, sus antecedentes y en algunos casos sus divisiones de intensidad. También el trabajo tiene una serie de definiciones básicas del tema como: sismos, ondas, acelerógrafos, acelerogramos, etc., para poder tener un conocimiento básico y general y entender lo detallado consecuentemente. consecuentemente. Al final se ofrece ofrece una serie serie de conclusiones conclusiones a manera de resumen, y todas las páginas, libros, revistas e informes consultados.

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SISTEMAS DE MEDICIÓN DE SISMOS Para poder hablar de los sistemas de medición de sismos, considero pertinente realizar ciertas definiciones del tema, que se desarrollará. Si bien el tema de sismos o movimientos telúricos es ampliamente conocido, daré breves definiciones a manera de glosario – resumen: Sismo: Un

fenómeno que se produce a partir del movimiento de las placas terrestres y producen daños de diversas intensidades. intensidades. Al chocar las placas tectónicas y superar el equilibrio mecánico reacomodarse, liberan energía, liberan energía, en forma de ondas sísmicas. sísmicas. Los más comunes se producen por la ruptura ruptura de fallas de fallas geológicas, pero también hay sismos volcánicos, ocasionados cuando asciende magma a la superficie la superficie terrestre, o cuando el hombre realiza pruebas de detonaciones nucleares. Al momento de producirse un sismo, gran parte de la Energía Sísmica se libera en forma de calor y una pequeña parte mediante la propagación de diversas tipos de ondas que hacen vibrar la corteza terrestre. Hipocentro: El punto donde se origina el Epicentro: El El punto de la

movimiento sísmico.

superficie terrestre directamente directamente sobre el hipocentro.

Enjambres (swarms): En En

algunas regiones se producen una serie de temblores que no están asociados con ningún terremoto mayor. A estas series se les llama "enjambres sísmicos". Estos son comunes en las regiones volcánicas, pero también suceden en otras regiones no asociadas a actividad volcánica, por ejemplo, Copiapó en 1973 Falla: Es Es

la superficie de contacto entre dos bloques que se desplazan en forma diferencial uno con respecto al otro. Se pueden extender espacialmente por varios cientos de km y en forma temporal temporal por varios millones de años. Una falla

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activa es aquella en la cual ha ocurrido desplazamiento en los últimos 2 millones de años o en la cual se observa actividad sísmica. Intensidad: Es una medida de los

efectos producidos por un sismo en personas, animales, estructuras y terreno en un lugar particular. Los valores de Intensidad se denotan con números romanos en la Escala de Intensidades de Mercalli (Wood y Neumann, 1931) que clasifica los efectos sísmicos con doce niveles ascendentes en severidad. La intensidad no sólo depende de la fuerza del sismo (magnitud) sino que también de la distancia epicentral, la geología local, la naturaleza del terreno y el tipo de construcciones del lugar. Es un parámetro que indica el grado en que un terremoto afecta a un lugar específico, ya sea en los efectos percibidos por las personas, los efectos sobre los objetos y el entorno, o en los daños en las construcciones a) Intensidad macrosísmica: Es la cuantificación de los efectos de un sismo en un lugar particular. Se realiza a partir de una estimación estadística de la información disponible de los efectos del sismo sobre la población y las infraestructuras de la zona de estudio. b) Intensidad epicentral: Es la intensidad observada en el epicentro del terremoto. Se evalúa a partir de un mapa macrosísmico en el que se anotan todas las intensidades que se han determinado en distintos lugares en función de las informaciones disponibles. En general, la intensidad es máxima en el epicentro y decrece a medida que nos alejamos de éste. La intensidad se utiliza tanto para analizar los sismos del pasado como los actuales, ya que los instrumentos pueden decirnos cuál es la magnitud o tamaño de un terremoto, aun cuando éste ocurre muy lejos, pero no nos dicen nada de sus efectos sobre las personas y las cosas. Para obtener esta información hay que ir a los lugares donde se ha percibido el terremoto y recoger información de lo que ha ocurrido y de lo que la gente dice haber visto y sentido. Esta información permite conocer la intensidad del terremoto. Magnitud :

Es una medida que tiene relación con la cantidad de energía liberada en forma de ondas. Se puede considerar como un tamaño relativo de Página 4

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un temblor y se determina tomando el logaritmo (base 10) de la amplitud máxima de movimiento de algún tipo de onda (P, Superficial) a la cual se le aplica una corrección por distancia epicentral y profundidad focal. En oposición a la intensidad, un sismo posee solamente una medida de magnitud y varias observaciones de intensidad. Los tipos de magnitudes que se utilizan en forma más común son Richter o local (ML), ondas P (mb), superficial (MS) y coda (MD). Es un indicador de la energía liberada. Ondas Sísmicas :

Son un tipo de onda elástica fuerte en la propagación de perturbaciones temporales del campo de tensiones que generan pequeños movimientos en las placas tectónicas. Hay 2 clases a) Ondas Internas :

Las ondas internas o de volumen se transmiten a través del interior de la Tierra y se generan en el foco del terremoto, emergiendo a la superficie libre - Ondas longitudinales, primarias o P: Ondas de cuerpo que se propagan a velocidades de 8 a 13 km/s en el mismo sentido que la vibración de las partículas. Circulan por el interior de la Tierra, donde atraviesan líquidos y sólidos. Son las primeras que registran los aparatos de medición o sismógrafos. El movimiento de vibración de las partículas es en la dirección de propagación de la onda, semejante a las ondas sonoras, de forma que la roca se comprime y dilata con el paso de la onda. - Ondas transversales, secundarias o S : Son ondas de cuerpo más lentas que las anteriores (entre 4 y 8 km/s). Se propagan perpendicularmente en el sentido de vibración de las partículas. Atraviesan únicamente sólidos. En los sismógrafos se registran en segundo lugar. El movimiento es perpendicular a la dirección de la propagación de la onda. No se propaga en los fluidos

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b) Ondas superficiales: Las ondas superficiales se propagan en zonas de discontinuidad en el interior de la Tierra y por la superficie libre de la Tierra, puesto que su generación se debe a procesos de acoplamiento de energía en superficies de discontinuidad. Son las más lentas: 3,5 km/s. Resultan de interacción de las ondas P y S a lo largo de la superficie terrestre. Son las que causan más daños. Se propagan a partir del epicentro. Son similares a las ondas (olas) que se forman sobre la superficie del mar. En los sismógrafos se registran en último lugar. No pueden propagarse en los fluidos. - Ondas Rayleigh: También denominadas ground roll, son ondas superficiales que producen un movimiento elíptico retrógrado del suelo. La existencia de estas ondas fue predicha por John William Strutt, Lord Rayleigh, en 1885. Son ondas más lentas que las ondas internas y su velocidad de propagación es casi un 90% de la velocidad de las ondas S. También son consecuencia de la propagación de las ondas al incidir sobre una superficie libre de esfuerzos como la superficie de la Tierra. Los desplazamientos que produce están contenidos en el plano de incidencia, perturbando a las partículas a su paso, horizontal y verticalmente. El movimiento que describen las partículas es una elipse contenida en el plano vertical a la dirección de propagación de la onda y girando en el sentido retrógrado del avance. - Ondas Love: Las ondas de Love son ondas superficiales que producen un movimiento horizontal de corte en superficie. Se denominan así en honor al matemático neocelandés Augustus Edward Hough

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Love quien desarrolló un modelo matemático de estas ondas en 1911. La velocidad de las ondas Love es un 90% de la velocidad de las ondas S y es ligeramente superior a la velocidad de las ondas Rayleigh. Estas ondas solo se propagan por las superficies. Las ondas Love se producen por un fenómeno de transmisión por la litosfera terrestre y su movimiento es muy parecido al de las ondas S, sin ningún desplazamiento vertical, de manera que el suelo se moverá de un lado a otro respecto de un plano horizontal y paralelo. Tampoco se propagan por los fluidos.

Sismógrafo :

Es un instrumento para medir terremotos o pequeños temblores provocados por los movimientos de las placas litosféricas. Fue inventado en 1842 por el físico escocés James David Forbes y los ingleses John Milne (geólogo) y James Alfres Ewing (físico). Este aparato, en sus inicios, consistía en un péndulo que por su masa permanecía inmóvil debido a la inercia, mientras todo a su alrededor se movía; dicho péndulo llevaba un punzón que iba escribiendo sobre un rodillo de papel pautado en tiempo, de modo que al empezar la vibración se registraba el movimiento en el papel, constituyendo esta representación gráfica el denominado sismograma. Diversas mejoras con péndulos horizontales fueron reinstrumentos universales. En años anteriores, los sismómetros podrían “quedarse cortos” o ir fuera de la

escala para el movimiento de la Tierra que es suficientemente fuerte para ser sentido por la gente. En este caso, sólo los instrumentos que podrían trabajar serían los acelerómetros menos sensibles.

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Los modernos sismómetros de banda ancha (llamados así por la capacidad de registro en un ancho rango de frecuencias) consisten de una pequeña „masa de prueba‟, confinada por fuerzas eléctricas, manejada por electrónica sofisticada.

Cuando la Tierra se mueve, electrónicamente se trata de mantener la masa fija a través de la retroalimentación del circuito. La cantidad de fuerza necesaria para conseguir esto es entonces registrada. La salida de los acelerómetros es una tensión proporcional a la aceleración del suelo (recordando F=ma de Newton), mientras que los sismómetros usan un circuito integrado para lograr una salida que es proporcional a la velocidad del suelo. Los sismómetros espaciados en un arreglo pueden ser usados para localizar a precisión, en tres dimensiones, la fuente del terremoto, usando el tiempo que toma a las ondas sísmicas propagarse hacia fuera desde el epicentro, el punto de la ruptura de la falla. Los sismógrafos son también usados para detectar explosiones de pruebas nucleares. Al estudiar las ondas sísmicas, los geólogos pueden también hacer mapas del interior de la Tierra. Cuando ocurre un terremoto, los sismógrafos que se encuentran cerca del epicentro son capaces de registrar las ondas S y las P, pero del otro lado de la Tierra sólo pueden registrarse las ondas P.

Sismograma: son registros temporales en los que se nos muestra el movimiento

del suelo debido al terremoto y por lo tanto, las ondas anteriormente mencionadas así como numerosas reflexiones y refracciones que dependerán de la distancia del foco del terremoto hasta el sismógrafo que esté registrando la señal

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Acelerógrafo:

Un acelerógrafo no es lo mismo que un sismógrafo. El acelerógrafo registra la aceleración del suelo durante un terremoto. Estos aparatos son utilizados en análisis de movimiento fuerte (grandes sismos) ya que han sido diseñados para resistir tales sacudidas. La red de instrumentos del Laboratorio de Ingeniería Sísmica se compone únicamente de acelerógrafos. Estos instrumentos permiten, entre otros: - -

- - - -

Estimar el valor máximo de aceleración del suelo durante un terremoto. Este valor se usa para diseñar estructuras sismo-resistentes. Calcular la duración de movimiento fuerte en el sitio donde se ubica. Por lo general, la duración aumenta conforme aumenta la distancia desde el epicentro. Crear mapas de intensidad instrumental que reflejan los sitios donde la sacudida es más fuerte o más débil. Calcular la respuesta del suelo de manera que se pueda planificar la construcción de estructuras seguras en el futuro. Calcular espectros de diseño y respuesta que eventualmente pueden ser utilizados. Realizar estudios de amenaza sísmica mediante el uso de ecuaciones que predicen el comportamiento de los valores máximos de un terremoto en función de la distancia.

Acelerograma :

Un acelerograma es una representación temporal de la aceleración que experimenta el suelo en un determinado punto durante un terremoto. Los valores de la aceleración se obtienen mediante unos

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instrumentos llamados acelerógrafos, que registran la aceleración del suelo según tres direcciones perpendiculares; dos horizontales y una vertical. Debido a que la variación de la aceleración es muy irregular en el tiempo, es necesario que la toma de datos se realice en intervalos muy pequeños de tiempo, utilizándose generalmente valores de 0.01 o 0.02 s. Los acelerogramas se caracterizan por ser altamente irregulares y oscilatorios, con pequeñas amplitudes iniciales que crecen rápidamente hasta alcanzar los valores máximos y decrecer igualmente rápido hasta que se detiene el movimiento. Es importante la configuración del acelerograma, el punto de medición de las aceleraciones, y por tanto, el tipo de terreno existente entre el epicentro y el punto de observación. Una de las características principales de un acelerograma es la aceleración máxima registrada, pero no la única, puesto que la respuesta de una estructura puede ser más desfavorable al someterla a un acelerograma con aceleraciones máximas menores que otro. Otras características de los acelerogramas, como son la duración, el contenido de frecuencias y la “forma”.

Espectro de Respuesta: Un espectro de respuesta asociado a

un acelerograma es una curva que representa la aceleración máxima que experimentaría un oscilador de 1 grado de libertad y de periodo Ti si se sometiera al citado acelerograma. Un oscilador de periodo T1 experimentaría una aceleración a1; otro de T2 tendría a2 y así sucesivamente. La representación de todas estas parejas de valores [T,a] constituye un espectro de respuesta.

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Ahora con algunas ideas más claras acerca del tema, especialmente con los conceptos claros de intensidad (efectos locales) y magnitud (energía liberada), podemos hablar claramente del tema. También podemos decir que la magnitud es única para el terremoto, pero la intensidad varía según nos acercamos o alejamos del epicentro, dependiendo de cuan lejano se encuentre el hipocentro o hasta las características del suelo por donde se desplazaron las ondas. Definición:

Los sistemas de medición de sismos son los encargados de poder darnos algún alcance o mayor conocimiento respecto a sismos. Los científicos han ideado varias escalas que les permitan evaluar el tamaño de un movimiento telúrico o los daños que éste produce. Los primeros intentos estuvieron dirigidos a medir intensidad, ya que no se disponía de instrumentos que pudieran registrar datos cuantitativos, sino sólo la vista humana que observaba los efectos del sismo, ya fuera éste un suave y casi imperceptible temblor o un terrible y devastador terremoto. Es por eso que las escalas se dividen en 2:  

Escalas de Magnitudes Escalas de Intensidades

Las cuales explicaré de manera más detallada a continuación:

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1. Escalas de Magnitudes:

una de las escalas de magnitud sísmica usadas en sismología para describir el tamaño de un sismo. Está basada en mediciones de las ondas superficiales de Rayleigh, que viajan principalmente a lo largo de las capas superiores de la tierra. La magnitud de onda superficial fue desarrollada inicialmente en 1950 por los mismos investigadores que desarrollaron la escala de magnitud local ML con el fin de mejorar la resolución de grandes terremotos. Escala de Magnitud de Onda Superficial (Ms): Es

Donde: A es la máxima amplitud horizontal del terreno medida en micrómetros, T es el período de la onda en segundos y D es la distancia epicentral en grados. Cabe notar que para grandes sismos (con longitudes de ruptura mayores que (100 Km) esta escala comienza a saturarse alrededor de MS=8.3. Escala de Magnitud de las Ondas de Cuerpo (Mb) :

es una forma de determinar el tamaño de un terremoto usando la amplitud de la onda de presión inicial para calcular la magnitud. La onda P es un tipo de onda de cuerpo que es capaz de viajar a través de la tierra a una velocidad de alrededor de 5 a 8 km/s, y es la primera onda de un terremoto que llega a un sismómetro. Debido a esto, el cálculo de la magnitud de las ondas de cuerpo puede ser el método más rápido para la determinación del tamaño de un terremoto que esté a una gran distancia del sismómetro. Las limitaciones en el método de cálculo significa que la magnitud de las ondas de cuerpo se satura en torno a 6-6,5 ; es decir, esta magnitud se mantiene igual incluso cuando la magnitud de momento puede ser mayor. En Chile Se conoce como Magnitud de Compresión. La magnitud mb se basa en la amplitud de ondas de cuerpo con períodos cercanos a 1.0 segundos, para su determinación se utiliza la siguiente expresión:

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Donde A, T y D son factores definidos anteriormente y Q es un factor de atenuación que esta en función de D y la profundidad focal h en km. Las escalas de magnitud MS y mb no reflejan adecuadamente el tamaño de sismos muy grandes, subestiman su valor y dan una estimación poco exacta de la energía liberada, lo que se ha denominado saturación de las escalas de magnitud. Las máximas magnitudes mb se encuentran alrededor de 6.5 a 6.8. Así también la magnitud definida empíricamente con base en la amplitud de las ondas sísmicas no permite definir el tamaño del sismo en términos del proceso físico de ruptura y de las dimensiones de la zona de dislocación. Escala Sismológica de Ritcher o Magnitud Local (Ml) :

es una escala logarítmica arbitraria que asigna un número para cuantificar la energía que libera un terremoto, denominada así en honor del sismólogo estadounidense Charles Francis Richter (1900-1985). La idea de medir la magnitud de un sismo basado en un registro instrumental fue introducido en 1935. Fue definida para sismos locales en California para un radio de aproximadamente 600 km y se determina a partir de la máxima amplitud registrada por un sismógrafo Wood Anderson con constantes específicas (período = 0.8 segundos, amplificación estática = 2800 y factor de amortiguamiento = 0.8) ubicado a 100 kilómetros de la fuente sísmica. Para su determinación se utiliza la siguiente expresión: La sismología mundial usa esta escala para determinar la magnitud de sismos de una magnitud entre 2,0 y 6,9 y de 0 a 400 kilómetros de profundidad. Por lo que decir que un sismo fue de magnitud superior a 7,0 en la escala de Richter se considera incorrecto, pues los sismos con magnitud superior a 6,9 se miden con la escala sismológica de magnitud de momento. Fue desarrollada por Charles Francis Richter con la colaboración de Beno Gutenberg en 1935, ambos investigadores del Instituto de Tecnología de California, con el propósito original de separar el gran número de terremotos pequeños de los menos frecuentes terremotos mayores observados en California en su tiempo. La escala fue desarrollada para estudiar únicamente aquellos terremotos ocurridos dentro de un área particular del sur de California cuyos sismogramas Página 13

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hubieran sido recogidos exclusivamente por el sismómetro de torsión de Wood-Anderson. Richter reportó inicialmente valores con una precisión de un cuarto de unidad, sin embargo, usó números decimales más tarde.

donde: = amplitud de las ondas en milímetros, tomada directamente en

elsismograma. = tiempo en segundos desde el inicio de las ondas P (Primarias) al de las ondas S (Secundarias). = magnitud arbitraria pero constante a terremotos que liberan la misma cantidad de energía. El uso del logaritmo en la escala es para reflejar la energía que se desprende en un terremoto. El logaritmo incorporado a la escala hace que los valores asignados a cada nivel aumenten de forma logarítmica, y no de forma lineal. Richter tomó la idea del uso de logaritmos en laescala de magnitud estelar, usada en la astronomía para describir el brillo de las estrellas y de otros objetos celestes. Richter arbitrariamente escogió un temblor de magnitud 0 para describir un terremoto que produciría un desplazamiento horizontal máximo de 1 μm en un sismograma trazado por un sismómetro de torsión Wood-Anderson localizado a 100 km de distancia del epicentro. Esta decisión tuvo la intención de prevenir la asignación de magnitudes negativas. Sin embargo, la escala de Richter no tenía límite máximo o mínimo, y actualmente habiendo sismógrafos modernos más sensibles, éstos comúnmente detectan movimientos con magnitudes negativas. El mayor problema con la magnitud local ML o de Richter radica en que es difícil relacionarla con las características físicas del origen del terremoto. Además, existe un efecto de saturación para magnitudes cercanas a 8,3-8,5, debido a la ley de Gutenberg-Richter del escalamiento del espectro sísmico que provoca que los métodos tradicionales de magnitudes (ML, Mb, MS) produzcan estimaciones de magnitudes similares para temblores que claramente son de intensidad diferente. A inicios del siglo XXI, la

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mayoría de los sismólogos consideró obsoletas las escalas de magnitudes tradicionales, siendo éstas reemplazadas por una medida físicamente más significativa llamada momento sísmico, el cual es más adecuado para relacionar los parámetros físicos, como la dimensión de la ruptura sísmica y la energía liberada por el terremoto. Escala de Magnitud de Momento (MMS ó Mw ):

Ésta escala se basa en el concepto de momento sísmico, una magnitud que depende entre otras cosas del área afectada en la propia falla, y del desplazamiento medio. Por supuesto, estos valores no se pueden medir directamente, sino indirectamente a través de los datos recogidos por los sismógrafos, datos previamente conocidos del terreno, y realizando cálculos con todos ellos. Sin embargo, estas dos escalas sí que difieren en terremotos pequeños. La introducción del concepto de Momento Sísmico en la sismología, ha aportado una medida para designar el tamaño de un sismo que esta en función directa de las propiedades físicas de la roca y de las dimensiones del área que sufre la ruptura. Es a partir de ese concepto que se ha desarrollado la magnitud de momento. La cantidad de energía liberada por un sismo a partir del Momento Sísmico se define así:

Donde MO es el momento sísmico, medido en Dinas/cm2 , D es el desplazamiento promedio de la falla en cm y A es el área del segmento que sufrió la ruptura expresada en cm2 . A día de hoy, la MMS es la escala usada por el USGS para terremotos medianos y grandes. Es una escala logarítmica usada para medir y comparar terremotos. Está basada en la medición de la energía total que se libera en un sismo. Fue introducida en 1979 por Thomas C. Hanks y Hiroo Kanamori como la sucesora de la escala sismológica de Richter.

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Una ventaja de la escala de magnitud de momento es que no se satura cerca de valores altos. Es decir, a diferencia de otras escalas, ésta no tiene un valor por encima del cual todos los terremotos más grandes reflejen magnitudes muy similares. Es decir, es más precisa para grandes terremotos. La "w" en el subíndice del símbolo «Mw», proviene de la palabra inglesa «work», que significa «trabajo». Mw coincide con las estimaciones obtenidas mediante otras escalas, como por ejemplo la escala sismológica de Richter. Es decir, Mw permite entender la cantidad de energía liberada por el terremoto (M0) en términos del resto de las escalas sísmicas. Es por esto que se usa Mw en vez de M0 como parámetro de la escala. Los períodos de oscilación de las ondas sísmicas grandes son proporcionales al momento sísmico (M0). Es por esto que se suele medir la magnitud de momento Mw a través de los períodos de oscilación por medio de sismógrafos. La relación entre Mw y M0 está dada por una fórmula desarrollada por Hiroo Kanamori en el Instituto de Sismología de California, que es la que sigue:

Obsérvese que la magnitud de momento sísmico (Mw) se obtiene a partir de una función logarítmica con argumento adimensional y por tanto, es una variable adimensional. En cambio, el momento sísmico(M0), al ser una variable que mide energía (fuerza x desplazamiento), tiene como unidad derivada la N x m o dina x cm. Más concretamente, el momento sísmico (M0) es una cantidad que combina el área de ruptura y la compensación de la falla con una medida de la resistencia de las rocas mediante la siguiente ecuación: donde: µ es el módulo de deformación de las rocas involucradas en el terremoto. Usualmente es de 30 gigapascales. A es el área de ruptura a lo largo de la falla geológica donde ocurrió el terremoto. Página 16

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u es el desplazamiento promedio de A. Por estas razones, la escala de magnitud de momento es la más usada por sismólogos para medir y comparar terremotos de grandes proporciones. El Centro Nacional de Información Sísmica (National Earthquake Information Center), dependiente del Servicio Geológico de los Estados Unidos, usa esta escala para la medición de terremotos de una magnitud superior a 6,9. A pesar de lo anterior, la escala sismológica de Richter es la que goza de más popularidad en la prensa. Luego, es común que la prensa comunique la magnitud de un terremoto en «escala de Richter» cuando éste ha sido medido en realidad con la escala de magnitud de momento. En algunos casos esto no constituye un error, dada la coincidencia de parámetros de ambas escalas, aunque se recomienda indicar simplemente «magnitud» y evitar la coletilla «grados en la escala de Richter» para evitar errores.

Magnitud de Energía (Me): La

cantidad de energía irradiada por un sismo es una medida del potencial de daño a las estructuras. El cálculo de esta magnitud requiere la suma del flujo de energía sobre un amplio rango de frecuencias generadas por un sismo. Debido a limitantes instrumentales, la mayoría de cálculos de energía han dependido históricamente de la relación empírica desarrollada por Beno Gutenberg y Charles Richter.

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Log10E=11.4+1.5Ms Donde la energía E es expresada en Ergios. La magnitud basada en la energía irradiada por un sismo se puede definir de la siguiente manera: Me=2/3log10 E - 9.9 Magnitud de Duración (Md ):

Esta magnitud es una variación del concepto de magnitud local que se emplea en algunas redes. Su nombre proviene del hecho que es calculada con base a la duración del registro de la señal sísmica. Su expresión es la siguiente: Md=alog(J)-b+c Donde J es la duración del registro de la señal sísmica en segundos, ?° la distancia epicentral y a,b,c son coeficientes ajustados para que Md corresponda a ML . MbLg (M-MS):

Magnitud a partir de la amplitud de la fase Lg (Mezcua y Martinez Solares, 1983). Utilizada para terremotos ocurridos entre 1962 y marzo de 2002. La fórmula utilizada para cada Δ. registro depende de la distancia epicentral MbLg(M-MS) = log(A/T) + 1.05 log Δ+ 3.90 MbLg(M-MS) = log(A/T) + 1.66 log Δ+ 3.30

para Δ< 3º para Δ> 3º

Siendo A y T la amplitud en micrómetros y el periodo en segundos del máximo sostenido del tren de ondas Lg y Δla distancia epicentral en grados. Mb (V-C): Magnitud

de ondas internas (Veith y Clawson, 1972). Utilizada para terremotos ocurridos a partir de 1998. Esta magnitud viene dada por: mb(V-C)

=

log

(A/T)

+

P( Δ,h)

Donde A y T son la amplitud y periodo de la fase P y P( Δ,h) es un factor de corrección dependiente de la profundidad y la distancia

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epicentral tabulado para distancias entre 0º y 100º (Veith y Clawson, 1972). mbLg (L): Magnitud

a partir de la amplitud de la fase Lg (López, 2008). Utilizada para terremotos ocurridos a partir de marzo de 2002. Esta fórmula de magnitud ha sido referida a la fórmula de magnitud local de Richter (1935), de manera que para un periodo de 1 segundo ambas escalas coinciden a una distancia de referencia de 100 kilómetros. La expresión matemática de esta magnitud viene dada por: mbLg(L) = log (A/T) + 1.17 log R + 0.0012R + 0.67 Donde A es la amplitud del desplazamiento en micras, T el periodo en segundos y R la distancia hipocentral en kilómetros. MLv: Magnitud

local española calculada en la componente vertical, usando una corrección para adecuarla a la ML estándar de Richter (1935). mb: Magnitud

de ondas internas medida en los registros después de aplicar un filtro Butterworth con frecuencias esquina de 0.7 y 2 Hz, usando la fórmula de Guttemberg y Richter (1956). mB:

Magnitud de ondas internas medida en registros de Banda Ancha (Bormann y Saul, 2008). Mwp:

Magnitud medida en las ondas P (Tsuboi et al., 1995).

Mw(mB):

Estimación de la magnitud momento Mw basándose en la magnitud mB. (Bormann y Saul, 2008). Mw(Mwp): Estimación de la magnitud momento Mw basándose en la

magnitud Mwp (Whitmore et al., 2002). 2. Escala de Intensidades: Escala de Gastaldi: La primera escala de intensidad conocida en 1564

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Escala de Paordi:

Según Boomer(1994) fue la segunda escala de intensidad conocida, presentó la intensidad de un terremoto ocurrido en el sur de Italia el 30 de julio de 1637 con base en cuatro grados Escala de Pignataro : Escala realizada en 1783 la cual fue dividida en 5 grados. Escala de Egen: En 1828, desarrolló una escala de cinco grados para medir los efectos del terremoto de la región del Rhin en Alemania. Escala de Sekiya : En 1884 la cual estaba dividida en 4 grados Escala de Rossi – Forel: La escala Rossi-Forel fue una de las primeras escalas sísmicas para reflejar la intensidad del terremoto. Desarrollado por Michele Conte Stefano de Rossi de Italia y François-Alphonse Forel de Suiza en el siglo 19, fue utilizado por cerca de dos décadas hasta la introducción de la escala de intensidad de Mercalli en 1902. La escala Rossi-Forel y / o sus modificaciones se encuentra todavía en uso en algunos países, como Filipinas. La versión 1873 de la escala Rossi-Forel tenía 10 niveles de intensidad: I. Temblor Microsísmico. Grabado por un solo sismógrafo o mediante sismógrafos del mismo modelo, pero no por varios sismógrafos de diferentes tipos. La conmoción sentida por un observador experimentado. II. Temblor extremadamente débil. Grabado por varios sismógrafos de diferentes tipos. Sentido por un pequeño número de personas en reposo. III. Temblor débil. Sentido por varias personas en reposo. Suficiente para que la dirección o la duración fuerte para ser apreciable. IV. Leve temblor. Sentido por personas en movimiento. Alteración de objetos muebles, puertas, ventanas, grietas de techos. V. Temblor moderado. Sentido generalmente por todo el mundo. Perturbación de muebles, zumbido de unas campanas. VI. Temblor fuerte. Despertar general de los dormidos. Repique general de campanas. Oscilación de lámparas de araña, parando los

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relojes, agitación visible de árboles y arbustos. Algunas personas asustadas salir de sus viviendas. VII. Muy fuerte temblor. Derrocamiento de objetos móviles, caída de yeso, sonar de las campanas de la iglesia. El pánico general. Moderado a fuerte daño de edificios. VIII. Temblor perjudicial. Caída de chimeneas. Grietas en las paredes de los edificios. IX. Temblor devastador. Destrucción parcial o total de los edificios. X. temblor Extremadamente alta intensidad. Fenomenal desastre, ruinas, la perturbación de los estratos, fisuras en el suelo, roca cae de las montañas. Escala de Mercalli: Fue

creada en 1902 por el geólogo y sacerdote italiano Giussepe Mercalli, en la actualidad se le conoce como la Escala Modificada de Mercalli de amplio uso en América. La escala de Mercalli mide cualitativamente la intensidad o violencia de un sismo, mediante la percepción de un observador entrenado para establecer los efectos del movimiento telúrico en un punto determinado de la superficie terrestre. En palabras más simples, la escala clasifica los temblores sobre la base de los efectos o daños que éstos producen en las construcciones, los objetos y terrenos, así como en el impacto que provoca en las personas. Un sismo, al cual se le asigna un único grado Richter, se le pueden otorgar distintos grados en la escala de Mercalli. Éstos van desde el uno hasta el doce, y se expresan en números romanos. Intensidad I: Puede ser advertido por muy pocas personas, mientras éstas se encuentren en condiciones de percepción especialmente favorables (reposo, silencio total, etc.). Intensidad II: Lo perciben sólo algunas personas en reposo, particularmente las que al momento del sismo se encuentran en los pisos superiores de un edificio. Con el movimiento, los objetos suspendidos oscilan.

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Intensidad III: Es advertido por algunas personas al interior de los edificios y casas. Puede ser confundido con el paso de un vehículo liviano por una calle cercana. Intensidad IV: Es percibido por todas las personas que se encuentren al interior de edificios o casas, mientras que en el exterior no se advierte tan claramente. Con el movimiento, los objetos colgantes oscilan visiblemente y los muros de las construcciones crujen. Puede ser comparado con la sensación que produce el paso de un vehículo pesado. Intensidad V: Es sentido por casi todas las personas, incluso si se encuentran en el exterior. Con el movimiento, los líquidos oscilan dentro de sus recipientes y pueden derramarse. Asimismo, los objetos inestables se mueven o vuelcan. Intensidad VI: Es advertido por todas las personas, ya que el movimiento produce inseguridad para caminar. Se quiebran vidrios de ventanas, vajillas y objetos frágiles. Los muebles se desplazan del lugar en que están y, a veces, se vuelcan. Se producen grietas en algunos estucos. Se hace visible el movimiento de los árboles y arbustos. Intensidad VII: Las personas se mantienen de pie con mucha dificultad y puede ser percibido en automóviles en marcha. Construcciones de mala calidad y estructuras de albañilería mal construidas resultan dañadas. El movimiento provoca la caída de estucos, ladrillos, cornisas y diversos elementos electrónicos. Intensidad VIII: Caen chimeneas, monumentos, columnas, torres y estanques. Las casas de madera se desplazan y se salen totalmente de sus bases. Se hace difícil e inseguro el manejo de vehículos. Se producen daños de consideración y a veces derrumbe parcial de estructuras de albañilería bien construidas. Intensidad IX: Las estructuras de madera son removidas de sus cimientos y las de albañilería bien construida se dañan e incluso, a veces, se derrumban totalmente. Se pueden fracturar las cañerías subterráneas. Se produce inquietud general. Página 22

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Intensidad X: Algunas estructuras de madera bien construidas, incluso puentes, se desmoronan. Se destruye gran parte de las estructuras de albañilería de toda especie. Se producen grandes daños en represas, diques y muelles. Los rieles de ferrocarril se deforman levemente. Intensidad XI: Muy pocas estructuras de albañilería quedan en pie. Los rieles de ferrocarril quedan severamente deformados. Las cañerías quedan totalmente fuera de servicio. Intensidad XII: Se produce una destrucción casi total. Se desplazan grandes masas de rocas, los objetos saltan al aire, los niveles y perfiles de las construcciones quedan distorsionados.

Escala de Mercalli-Cancani-Sieberg (MCS ):

En 1902, el físico italiano Adolfo Cancani amplió la escala de Mercalli de diez a doce grados. Más tarde la escala fue completamente reformulada por el geofísico alemán August Heinrich Sieberg. Escala de Mercalli-Wood-Neumann (MWN): La escala de MercalliCancani-Sieberg fue posteriormente modificada por Harry O. Wood y Frank Neumann en 1931. Escala Medvédev-Sponheuer-Kárník (MSK o MSK-64): es una escala de intensidad macrosísmica usada para evaluar la fuerza de los movimientos de tierra basándose en los efectos destructivos en las construcciones humanas y en el cambio de aspecto del terreno, así como en el grado de afectación entre la población. Tiene doce grados de intensidad, siendo el más bajo el número uno, y expresados en números romanos para evitar el uso de decimales. Fue propuesta en 1964 por Serguéi Medvédev (Antigua URSS), Wilhelm Sponheuer (Antigua Alemania del Este, RDA) y Vít Kárník (Antigua Checoslovaquia). Está basada en los datos disponibles a principios de los años sesenta obtenidos mediante la aplicación de la escala Mercalli Modificada y también mediante la aplicación de la versión de 1953 de la escala de Medvédev conocida como la escala de intensidad sísmica de GEOFIAN.

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La escala MSK pasó a ser muy utilizada en Europa y en la URSS con pequeñas modificaciones en la década de los setenta y a principios de los ochenta. Al inicio de la década de los noventa, la Comisión Sismológica Europea usó muchos de los principios postulados en la escala MSK para desarrollar la Escala macrosísmica europea (EMS-98), que es utilizada como estándar para la medición de la actividad sísmica y de su intensidad en los países europeos. La escala MSK-64 se usa aún en India, Israel, Rusia y en la Commonwealth. La escala MSK es parecida a la escala Mercalli Modificada, que se utiliza en Estados Unidos. Grado I: no perceptible: Registrado sólo por los sismógrafos más sensibles. No afecta ni a objetos ni a edificios ni estructuras. Grado II: difícilmente perceptible: Las estructuras y objetos no lo notan, pero sí pueden notarlo personas en reposo. Grado III: débil: Los edificios no sufren daño, aunque algunos objetos colgantes pueden balancearse ligeramente. Puede ser notado por unos pocos dentro de casas. Vibración comparable a las provocadas por un camión pequeño. Grado IV: bastante notado: Dentro de los edificios es notado por muchos. Algunas personas dormidas se despiertan. Cristales, porcelana, ventanas y puertas tiemblan y hacen pequeños golpeteos. Algunos pocos muebles que no pesen pueden vibrar visiblemente. Vibraciones moderadas, comparadas a las provocadas por un camión grande. Grado V: algo fuerte: La mayoría de las personas dentro de edificios lo nota, pero sólo unos pocos al aire libre, donde corren algunos pocos, asustados. Los observadores notan el balanceo del edificio, de los muebles o el temblor de las paredes. Los objetos colgantes se balancean muy notablemente. La porcelana y los vasos chocan entre sí y hacen bastante ruido. Muchas personas que duermen despiertan. Las ventanas y las puertas empiezan a abrirse y cerrarse. En algunos casos, incluso algunas ventanas pueden llegar a romperse. Los líquidos se desplazan y se pueden salir de recipientes llenos. Los animales en Página 24

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casas pueden empezar a sentirse intranquilos. Algunos edificios mal construidos sufren ligeros daños. Grado VI: fuerte: La gran mayoría lo siente dentro de edificios y ya son muchos los que lo sienten fuera. Unas pocas personas pierden el equilibrio. Mucha gente corre asustada hacia la calle. Pueden caerse pequeños objetos y los muebles sufren un leve desplazamiento. Vajillas y cristalerías pueden romperse. Puede que animales de granja se sientan inquietos. Daño visible en obras de trabajos de mampostería, como grietas en la escayola. También hay grietas solitarias en el suelo. Grado VII: muy fuerte: La mayoría de la gente está asustada e intenta correr hacia la calle. Los muebles se desplazan y pueden llegar a volcarse. Los objetos en las estanterías caen. El agua salpica en los recipientes. Daño grave a edificios viejos. Las chimeneas de mampostería se desploman. Aparecen grietas en los edificios. Se producen pequeños corrimientos de tierra.

Grado VIII: bastante dañino: A muchas personas les es difícil mantener el equilibrio, incluso al aire libre. Los muebles corren riesgo de volcarse. Se agravan las grietas, los edificios más antiguos se derrumban parcialmente o sufren grandes daños. Se pueden apreciar ondas en suelos muy blandos. Se pueden producir corrimientos de tierra y desprendimiento de rocas. Grado IX: destructivo: Pánico general. Mucha gente cae a la fuerza al suelo. Se ven ondas en suelos no tan blandos. Se desploman las estructuras no muy bien construidas. Daño considerable a estructuras bien construidas. Se rompen las canalizaciones subterráneas. Grietas en el suelo y corrimientos de tierra generalizados. Grado X: devastador: Se destruyen puentes y diques y se tuercen las vías de ferrocarril, así que las infraestructuras quedan inutilizadas. Desprendimientos de tierra más que generalizados y más graves.

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Grado XI: catastrófico: La mayoría de las construcciones son destruidas. Las perturbaciones del terreno se extienden por todos lados. Riesgo de tsunamis. Grado XII: extremadamente catastrófico: Todas las construcciones, subterráneas o no, han sido destruidas. El terreno y el paisaje han cambiado, así como el cauce de los ríos. Tsunamis. Escala Macrosísmica Europea (Ems 98): es

la escala oficial entre los países pertenecientes a la Unión Europea (Grünthal, 1998). Esta escala tiene en cuenta algunos parámetros referidos a la construcción que no están bien desarrollados en la M.S.K. Todas ellas están divididas en 12 grados, que se expresan en números romanos (I-XII). En algunos países se emplea la intensidad instrumental, que se obtiene a partir de leyes empíricas que relacionan la intensidad con la aceleración y/o la velocidad máximas que se obtienen en los acelerogramas.

Escala de intensidad japonesa (JMA ): La

escala sísmica de la Agencia Meteorológica de Japón es usada en Japón y Taiwán para indicar la intensidad de los terremotos. Su unidad de medida es Página 26

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el Shindo (震 "grado de agitación"). A diferencia de la escala de 度 Richter (donde se mide la magnitud total del terremoto, y representa el tamaño del terremoto con un único número), el Shindo describe el grado de agitación en un punto de la superficie terrestre. Las mediciones con esta escala pueden variar de un punto a otro por factores como el tipo de terreno. Tiene 7 grados y se obtiene a partir de instrumentos instalados en los edificios. De la misma forma que las escalas anteriores, esta escala relaciona los grados de intensidad medidos con los posibles efectos sobre las personas o los edificios. A inicio de 1884 la escala estaba compuesta por cuatro intensidades "leve temblor de tierra", "leve terremoto", "movimiento fuerte" y "terremoto asesino". En el año de 1898 se agregaron otras intensidades antes del grado "leve temblor de tierra". En 1908 se modificó la escala a una de seis intensidades. El 7 de enero de 1949, la escala fue modificada agregándose dos intensidad más, siendo siete la más intensa y cero la más débil, esto después de mediciones realizadas tras el terremoto de Fukui del 28 de junio de 1948, en el cual quedó evidenciado que la escala de seis magnitudes no era suficiente para aclarar el por qué colapsaron más de 90% de las estructuras en la zona epicentral. Uno de los criterios usados para la modificación de la escala Shindo fue que en las zonas que se registró Shindo 6 colapsaron el 30% de los edificios. Este número alarmó a los sismólogos japoneses quienes decidieron modificar la escala finalmente a una de siete grados, siendo uno la más débil y siete la más destructiva. En orden de intensidad queda ordenado como "leve temblor de tierra", "terremoto débil", "leve terremoto", "moderado terremoto", "movimiento fuerte", "terremoto asesino" y "gran terremoto".

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El JMA opera una red de 180 sismógrafos y 627 medidores de intensidad de sismo y provee en tiempo real reportes que se publican en los medios de comunicación y el internet. Escala de Intensidad Sísmica China(CSIS): es

un estándar nacional en la República Popular de China utiliza para medir la intensidad sísmica . Similar a EMS- 92 en el que el CSIS dibujó referencia, impactos sísmicos se clasifican en 12 grados de intensidad , o liedu en números romanos de I para insensible a XII para el paisaje remodelación. La escala se formalizó inicialmente por la Administración Sismológica de China (CEA ) en 1980 , por lo que se refiere a menudo por su título original, "China Escala de Intensidad Sísmica ( 1980 ) ". Escala de Intensidad Sísmica Medioambiental (ESI): Creada en el 2007 es una escala sísmica utilizada para medir la intensidad de un terremoto sobre la base de los efectos del terremoto sobre el medio natural (terremoto Efectos Ambientales). El esfuerzo internacional para desarrollar una nueva escala de intensidad macrosísmica que se centraría exclusivamente en los efectos ambientales de los terremotos se inició en la década de 1990 y fue patrocinado por la Unión Internacional para el Estudio del Cuaternario (INQUA). Después de que el borrador final de la escala fue aprobado por INQUA en su XVII Congreso en Cairns, Australia, en 2007, la escala fue conocida oficialmente como ESI 2007. Al igual que muchas otras escalas de intensidad, ESI 2007 utiliza la estructura básica de doce grados de intensidad sísmica y está diseñado para su aplicación durante los estudios de campo inmediatamente Página 28

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después del evento sísmico. Sin embargo, las definiciones de grados de intensidad en ESI 2007 se basan en la observación de la distribución y el tamaño de los efectos ambientales producidos por un terremoto. Este enfoque hace ESI 2007 una herramienta de diagnóstico único para la evaluación de sísmica niveles de intensidad X a XII en zonas escasamente pobladas y desinhibidas que los efectos del terremoto sobre las personas y el medio ambiente construido no pueden ser observadas fácilmente. Por nivel de intensidad IX o inferior, el escala ESI 2.007 está destinado a ser utilizado como un suplemento a otras escalas de intensidad.

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CONCLUSIONES Las escalas de intensidad miden el efecto local que tienen los movimientos telúricos mientras que las escalas de magnitud miden la cantidad de energía liberada. Para un movimiento telúrico existe una sola magnitud pero diferentes intensidades que dependen de cuan cerca o lejos nos encontramos del epicentro. Existen diferentes tipos de escalas, divididos principalmente en las escalas de magnitud y escala de intensidad, los cuales podemos resumir: Escala Sísmica de Magnitud Escala de Magnitud de Onda Superficial (Ms). Escalas de Magnitud de Onda de Cuerpo (Mb) o Magnitud de compresión (Chile). Escala sismológica de Ritcher o Magnitud Local (Ml). Escala de Magnitud de Momento (MMS o Mw) Magnitud de Energía (Me) Magnitud de Duración (Md) Magnitud MbLg( M-MS) Magnitud Mb (V-C)

Escala Sísmica de Intensidad. Escala de Gastaldi. Escala de Paordi Escala de Pignataro Escala de Egen Escala de Sekiva Escala de Rossi- Forel Escala de Mercalli Escala de Mercalli Modificada Escala de Mercalli- Cancani-Sieberg (MCS) Escala de Mercalli- Wood- Neumann (MWN) Escala Medvédev-Sponeuer-Kárnik (MSK o MSK-64) Escala Macrosísmica Europea (Ems 98) Escala de Intensidad Japonesa (JMA) Escala de Intensidad Sísmica China (CSIS) Escala de Intensidad Sísmica Medioambiental (ESI)

La escala que se usa con más frecuencia y erróneamente es la de Ritcher, ya que como se explicó, esta escala tiene a saturarse en un determinado Página 30

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punto, es por eso que ahora se usa con mayor frecuencia la escala de magnitud de momento o MMS, que es la sucesora de la escala de Ritcher. Existen una serie de magnitudes locales basadas en la escala de Momento, que varía de acuerdo a la zona, en el trabajo se puede encontrar diferentes tipos de magnitudes de España. La creación y el uso de escalas de intensidad se remontan a tiempo atrás ya que las personas siempre hemos tratado explicar el porque de los fenómenos naturales, entonces podrían existir escalas mucho más antiguas, sin embargo de la primera que se tiene registro es la de Gastaldi. La escala de intensidad más usada en América es la de Mercalli Modificada, y la más usada en Europa es la Macro sísmica Europea, que es una modificación de MSK.

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Escalas Sismicas

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