El origen de los daños de los terremotos

Los terremotos son fenómenos naturales que ocurren constantemente por todo el mundo. La mayoría de ellos los sufrimos sin sentirnos (M<2), pero hay otros que pueden llegar a causar la muerte de cientos de miles de personas. De hecho se estima que estamos hablando de uno de los fenómenos naturales potencialmente más peligrosos, y no hay más que hacer un repaso a los mayores sismos de la historia reciente para saber por qué es así. Sin embargo no siempre los daños que se producen tras un terremoto son producidos por la propia sacudida del terreno. En este post hablaremos del origen de los daños de los terremotos separándolos por el fenómeno natural que está detrás de ellos.

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El terremoto de Coquimbo de 2010 alcanzó una magnitud Mw 8.8 y causó importantes daños en la costa de Chile (fuente: conicyt.cl).

Intensidad sí, magnitud no tanto

Cuando hablamos de terremotos lo habitual es que hablemos de su magnitud, que es el parámetro con el que medimos su energía. Pero si lo que nos interesa son los daños producidos, en ese caso lo más adecuado es hablar de la intensidad, que nos da información acerca de lo destructivo que es un terremoto. La magnitud es un parámetro objetivo que obtenemos a partir de los datos sismográficos y mediante una ecuación matemática que es única para cada escala de magnitud. Pero la intensidad no es objetiva sino subjetiva, no es cuantitativa sino cualitativa. No depende tanto del terremoto en sí como de otros aspectos, tales como la calidad de las construcciones, la densidad de población o el tipo de terreno sobre el que nos encontramos. Es por este motivo por el que, mientras que el terremoto de Haití de 2010, de magnitud Mw 7, causó la muerte de unas 316 000 personas y alcanzó la intensidad XII (completamente devastador), el terremoto de Coquimbo de 2010, de magnitud Mw 8.8 y por tanto casi mil veces más energético que el anterior, tuvo una intensidad de IX (destructor) y provocó la muerte de 525 personas.

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La intensidad es un parámetro físico que nos habla de lo destructivo que ha sido un terremoto. En Europa la escala empleada es la escala EMS-98, aunque recientemente se ha propuesto una nueva (ESI-07) que no solo contempla daños en construcciones.

Daños debidos a las ondas sísmicas

Un terremoto es la sacudidad que el terreno experimenta cuando es atravesado por las ondas sísmicas. Por ello es evidente que los principales daños asociados directamente con el terremoto van a tener su origen en las ondas sísmicas, cuya destrucción depende sobre todo de dos parámetros físicos: la amplitud (altura de las ondas) y la frecuencia (número de ondas por unidad de tiempo), a los que hay que añadir la atenuación (pérdida de amplitud y frecuencia con la distancia), responsable de que en ocasiones seamos capaces de oír un terremoto antes de que este llegue a nosotros. En líneas generales un terremoto es más destructivo cuanto mayor sea la amplitud de las ondas sísmicas, más alta sea su frecuencia y más cerca esté del hipocentro.

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Los terremotos son movimientos bruscos del terreno que se producen por el desplazamiento de una falla. El punto en el que se genera la ruptura es el hipocentro, mientras que el epicentro es el lugar de la superficie que está sobre él (imagen frecuente en internet, de autor desconocido).

Si nos fijamos en los mapas de intensidad de cualquier terremoto veremos que los principales daños de un terremoto se suelen localizar en las cercanías del epicentro. Pero esto no siempre es así, ya que la naturaleza del terreno influye en la amplitud y frecuencia de las ondas sísmicas, lo que hace que en ocasiones a mayor distancia volvamos a tener mayor destrucción. Por ejemplo, los materiales poco consolidados provocan la amplificación de la amplitud de los trenes de ondas y por tanto causa que los daños de un terremoto puedan ser mayores de lo esperado. Eso es lo que ocurrió en Salamanca con el terremoto de Lisboa de 1755, ya que a pesar de estar a 700 km de su epicentro, el hecho de estar asentada sobre materiales poco consolidados, junto a la presencia de un terraplen elevado junto al Tormes, hicieron que se registrasen daños importantes en muchos edificios, entre ellos su catedral, cuya torre tuvo que ser reforzada para evitar que se viniera abajo. Hoy en día muchas de las grietas todavía son visibles.

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El terremoto de Lisboa de 1755 causó múltiples daños en lugares tan alejados de su epicentro (océano Atlántico) como la ciudad de Salamanca. En su catedral hoy en día todavía se pueden ver múltiples grietas, algunas de las cuales están sostenidas por grapas de acero (autor: Daniel Hernández-Barreña).

La frecuencia de resonancia es la frecuencia a la que un objeto adquiere su máxima oscilación y puede llegar a colapsar. En el caso de las construcciones humanas la frecuencia de resonancia oscila entre 0.5-1 Hz para grandes estructuras (el Empire State Building de Nueva York o el famoso Pirulí de Madrid) y hasta 30 Hz para estructuras menores (sistemas de conducción, canalizaciones…). Esto es muy importante a la hora de hacer construcciones sismoresistentes, ya que hay que tener en cuenta que ante una sacudida sísmica todo edificio oscila de un lado a otro en función de su propia frecuencia de resonancia, de manera que si esta coincide con la del tren de ondas se puede producir su colapso. Por ello los movimientos del terreno con altas frecuencias, que si consideramos la atenuación se localizarán sobre todo en áreas próximas al epicentro, dañarán principalmente a los edificios más bajos, mientras que los movimientos de frecuencias más bajas, predominantes a grandes distancias del epicentro, serán especialmente destructivos con los edificios más altos. Esto también podría explicar en parte los daños que en 1755 sufrió la Catedral de Salamanca (110 m de altura).

Desplazamientos del terreno

Los movimientos del terreno que ocurren como consecuencia de un terremoto los podemos dividir en tres tipos según sea su origen y el momento en el que se producen. Los primeros ya los hemos visto y son los producidos por las propias ondas sísmicas, pero aparte de ellos también tenemos movimientos que ocurren durante el evento y que no tienen nada que ver con las ondas sísmicas. Los desplazamientos superficiales cosísmicos (DSC) son movimientos del terreno producidos por la ruptura de un plano de falla, ya sea la que ha provocado el terremoto u otra. Son por lo general movimientos de escasa entidad que aparecen a partir de una magnitud 6 y que suelen mostrar saltos en la vertical de escala centimétrica (2-60 cm) a decamétrica, estos últimos sobre todo si el terremoto tiene una magnitud >8.5. Dentro de los desplazamientos cosísmicos se encuentran las rupturas de la falla principal (Surface Faulting), las rupturas en fallas secundarias asociadas con la principal (Surface Ruptures) e incluso rupturas en fallas cercanas que no tienen una conexión con la principal pero que, por acumulación de energía, pueden moverse también (Sympathetic Ruptures).

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Los movimientos superficiales cosísmicos se producen por la ruptura de planos de falla que en ocasiones pueden dar saltos muy llamativos. Escarpe de falla normal producido por el terremoto de Landers (California) de 1992 (fuente:picssr.com).

El tercer tipo de movimiento del terreno son los denominados movimientos secundarios del terreno, causados ya después del terremoto y como una respuesta a las inestabilidades que han quedado tras la sacudida sísmica. Suelen darse a partir de una magnitud 5 y en ocasiones son más destructivos que el propio terremoto. Especialmente peligrosos y destructivos son cuando hay agua que facilita los movimientos. Dentro de ellos tenemos los deslizamientos del terreno, los desprendimientos de rocas, las avalanchas de material poco consolidado e incluso los agrietamientos de rocas o del asfalto de las calles y carreteras.

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Dentro de los movimientos secundarios del terreno se encuentran los deslizamientos, en ocasiones más destructivos que el propio terremoto. Imagen del deslizamiento que se produjo en Las Colinas tras el terremoto de El Salvador de 2001 (fuente: redsismica.uprm.edu).

Un caso particular de movimiento secundario es la licuefacción, que se produce en terremotos de magnitud >6. Se trata de la transformación de un material granular sólido en un fluido denso como consecuencia del aumento de la presión a la que está sometido el fluido, por lo general agua, que ocupa los poros intersticiales. Durante la licuefacción el fluido confinado en la roca, al verse sometido a una mayor presión, trata de escapar y convierte a la roca en una especie de pasta viscosa e inconsistente. Si la presión de fluido es igual que la presión externa entonces el líquido no escapa del material y este se licúa, haciendo que las construcciones que hay asentadas sobre él colapsen o el suelo directamente parezca flotar. Pero a veces la presión de fluido aumenta tanto que llega a superar la presión externa, de manera que el fluido en ese caso tiene tanta energía que logra escapar de la roca de forma brusca, dando así volcanes de arena o de lodo o, si el fluido es gas, produciendo escapes que pueden ser muy peligrosos.

Tsunamis y olas sísmicas

El término maremoto, cada vez más en desuso, se utiliza para definir a los terremotos cuyo epicentro se ha localizado bajo el agua del mar. En determinados casos la ruptura que lo causa, igual que ocurre en tierra firme, puede propagarse desde el hipocentro y llegar a la superficie del fondo oeánico, que experimenta un desplazamiento vertical instantáneo que tiene su respuesta en la superficie del mar. Es así como se producen los tsunamis, las inmensas olas que van creciendo a medida que se acercan a la costa hasta alcanzar alturas muy elevadas, antes de romper y avanzar tierra adentro decenas o miles de metros. Los tsunamis de origen sísmico, pues hay otros formados por fenómenos como erupciones volcánicas o grandes deslizamientos, no se producen siempre que tengamos un terremoto bajo el mar (maremoto), ya que solo se dan si la ruptura del terreno aflora en el lecho marino y si hay un salto en la vertical (las fallas de desgarre nunca producen tsunamis). En cuanto a su gran poder destructivo, este se debe a que en los tsunamis se produce el desplazamiento de una ingente cantidad de agua, algo que no ocurre en las olas normales ni en las olas de tormenta.

Un fenómeno diferente al de los tsunamis que puede ocurrir también cuando se produce un maremoto son las olas sísmicas. Se trata de olas de 3-6 m de altura que se generan por la propagación de las ondas sísmicas superficiales por la superficie del mar, igual que tenemos la sacudida del terreno cuando estas se desplazan por tierra firme. Las olas sísmicas no siempre se forman, pero cuando lo hacen suelen llegar a la costa unos 5 o 10 minutos después del tsunami, cuando la gente ya se ha relajado (su peligro radica precisamente en eso).

Conclusiones

Los terremotos son fenómenos potencialmente muy peligrosos, pero su peligro no radica solo en la sacudidad del terreno que producen. Las ondas sísmicas superficiales (R y L) generan daños en el momento en el que el terremoto se está produciendo, pero después de estos pueden llegar otros fenómenos, como los deslizamientos del terreno, los tsunamis o las olas sísmicas, que en ocasiones llegan a causar más daños que el propio terremoto. Por todo ello es muy importante saber siempre qué hacer ante un terremoto, cómo actuar durante y después de la sacudida para evitar que el número de pérdida de vidas humanas crezca por errores que podrían haberse evitado con facilidad.

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