Peligro sísmico: la ciencia detrás de la seguridad ante los sismos

Moisés Juárez Camarena, Coordinador del Comité de Seguridad Estructural CICM

Jorge Luis Alamilla López, SEPI-ESIA, Instituto Politécnico Nacional

Celestino Valle Molina, SEPI-ESIA, Instituto Politécnico Nacional

El 19 de septiembre de 2017, millones de mexicanos huyeron de casas y oficinas cuando la tierra tembló. En minutos, la vida de muchas familias cambió. ¿Cómo evitar que una tragedia así nos tome por sorpresa nuevamente?. Cada año, decenas de sismos ocurren en México. Algunos apenas mueven cortinas; otros dejan miles de damnificados y ciudades dañadas. Muchos profesionales trabajan, día a día, para que nuestras ciudades cada vez sean más seguras. Por tal motivo, es fundamental hablar sobre el peligro sísmico.

El peligro sísmico es un concepto clave en la ingeniería y la protección civil, pero también es fundamental para toda la sociedad, especialmente en países como México, donde los terremotos forman parte de la historia y de la vida cotidiana. Pero, ¿qué significa realmente este término y para qué nos sirve?

El peligro sísmico es importante porque describe, de manera general, dos características: 1) a qué intensidades sísmicas estará sometida una estructura durante su vida, y 2) qué tan frecuentemente estará expuesta a dichas intensidades. La intensidad sísmica es una medida de qué tan fuerte experimenta una edificación el movimiento del suelo durante un sismo y se expresa comúnmente en términos de aceleración; sin embargo, también puede representarse en otras unidades o parámetros.

Estos aspectos no son constantes en todos los lugares dentro de una ciudad, sino que varían espacialmente. Incluso, pueden cambiar entre edificios ubicados a corta distancia entre sí, debido a las condiciones del suelo y a la respuesta estructural de cada construcción. Por lo anterior, la evaluación del peligro sísmico asociado a cada sitio es fundamental para el análisis, diseño y seguridad de edificios y obras de infraestructura.

En México, los sismos pueden originarse por distintos mecanismos. El más común es la subducción, que ocurre cuando las placas tectónicas se deslizan una debajo de la otra a lo largo de la costa del Pacífico. Otro mecanismo es la falla normal, que se produce por el desplazamiento de la placa ya subducida. Sin importar el origen, las ondas sísmicas viajan a través de la tierra y, dependiendo del trayecto y del tipo de suelo en cada sitio, la intensidad sísmica que se siente puede ser muy diferente. Además, tanto la frecuencia con la que ocurren los sismos como la intensidad con que se perciben tienen un carácter incierto: es decir, no se puede predecir exactamente cuándo, ni con qué fuerza ocurrirá un sismo en un lugar específico. Sin embargo, la principal incertidumbre se debe a la problemática de que no se cuenta con una base de datos completa y exhaustiva de registros sísmicos registrados en los sitios de estudio. En el mejor de los casos se cuenta con algunos registros sísmicos. Por esta razón, el peligro sísmico se evalúa generalmente usando métodos probabilistas. Esto significa que, en vez de buscar certezas absolutas, se calcula la probabilidad de que en cierto periodo de tiempo se alcance o se supere un nivel de intensidad sísmica determinado.

Debido a la falta de registros sísmicos completos en la mayoría de los sitios, los especialistas han tenido que buscar alternativas para evaluar el peligro sísmico. En este contexto, Luis Esteva de la UNAM y Allin Cornell del MIT, propusieron aprovechar la información disponible: las bases de datos mundiales que contienen las magnitudes de los sismos y sus localizaciones. Estas bases permiten analizar la frecuencia y la ubicación de los sismos, ya que estos parámetros pueden registrarse en todo el mundo, a diferencia de los acelerogramas, que solo existen para algunos sitios.

A partir de esta información, los investigadores Luis Esteva y Emilio Rosenblueth desarrollaron las llamadas funciones de atenuación. Estas funciones, hoy ampliamente utilizadas a nivel internacional, permiten estimar la intensidad sísmica que llegará a un sitio específico en función de la magnitud del sismo y la distancia al epicentro. Aunque tienen una base teórica semiempírica, sus coeficientes pueden calcularse con relativa certeza a partir de los pocos acelerogramas disponibles.

En 1968, de manera independiente, Cornell y Esteva presentaron las primeras formulaciones matemáticas para evaluar el peligro sísmico de forma probabilista: la de Cornell se publicó en el Bulletin of the Seismological Society of America, y la de Esteva en el Congreso Mundial de Ingeniería Sísmica en Chile. Un aspecto clave que diferenciaba ambas propuestas era el tratamiento de la incertidumbre en el movimiento del terreno. Mientras que Cornell inicialmente no la consideró, Esteva la incorporó desde el principio, lo que representó un avance fundamental. Entre 1968 y 1974 existió un debate sobre si era necesario considerar esta variabilidad, pero tiempo después, Cornell y colegas como Robin K. McGuire también la integraron en sus modelos predictivos.

A la fecha, los modelos probabilistas de peligro sísmico consideran explícitamente la sismicidad de las fuentes (frecuencia de magnitudes) y la variabilidad de las distancias. En la formulación de Esteva, estos aspectos están implícitos, haciendo su enfoque particularmente versátil. Con el tiempo, la comunidad científica reconoció la importancia de incluir la incertidumbre en los cálculos, validando la propuesta de Esteva.

Este desarrollo científico tiene un gran impacto social: gracias a estos métodos, es posible diseñar edificios, hospitales, escuelas e infraestructura crítica que sean más seguros y resistentes ante sismos. En un país como México, donde los terremotos pueden cambiar la vida de miles de personas en segundos, contar con evaluaciones rigurosas y actualizadas del peligro sísmico es fundamental para la protección de la sociedad y la reducción de desastres.

Entender el peligro sísmico no solo es asunto de expertos; es una responsabilidad social, en la que todos participamos, es el primer paso para fomentar una cultura de prevención y reducir el riesgo de desastres en nuestras ciudades.

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