Earthquake
En Ecuador se tiene el registro histórico de ocurrencia de un número significativo de sismos de gran magnitud con alta afectación a la infraestructura, a la población y a la economía. El país está localizado en una zona de alta actividad sísmica, donde los procesos de subducción son predominantes y tienen el potencial de generar terremotos de altas magnitudes a cortas distancias de centros poblados. De hecho, la historia sísmica del Ecuador indica que hay una recurrencia marcada de sismos de alta magnitud y que estos ocurren a distancias muy cortas de centros poblados, por lo cual es de esperarse que en el futuro se sigan generando este tipo de eventos con alta afectación a la población y economía del país.
Ecuador está ubicado en una de las zonas con mayor actividad sísmica del mundo, a través de su historia ha sido afectado por grandes terremotos provenientes de mecanismos de subducción en la zona costera del país o sismos superficiales generados en fallas corticales en la zona interior. La mayoría de los sismos de alto impacto se concentran en la zona de subducción con afectación directa sobre toda la zona costera del país con altas magnitudes y recurrencias. En este estudio se presenta la evaluación de la amenaza sísmica a nivel de roca y superficie
Identificación de fuentes sísmicas
Ecuador se encuentra limitado por dos placas tectónicas Nazca y Suramérica, que generan proceso de subducción.
Las fuentes sismogénicas predominantes en Ecuador se pueden representar mediante fallas de interface, intra-placa, y corticales.
Caracterización del potencial de generación de terremotos de cada fuente
21 fuentes sismogénicas clasificadas de la siguiente forma:
- 3 fuentes de Interface: de 10-15km de profundidad
- 4 fuentes Intra-placa: entre 50 – 300km de profundidad
- 14 fuentes corticales: entre 5 y 30km de profundidad
Modelación de la distribución de la intensidad sísmica como una función de la magnitud y la distancia
Estas expresiones, conocidas como leyes de atenuación, relacionan la intensidad sísmica generada por la ocurrencia de un evento con la distancia del hipocentro a un punto en particular. Los modelos seleccionados son:
- Fuentes corticales: Zhao (2006), régimen fuentes corticales
- Fuentes Interface: Zhao (2006), régimen fuentes interface
- Fuentes Intraplaca: Youngs (1997)
Aplicación de la teoría de la probabilidad
La amenaza sísmica probabilista se estima para el parámetro de velocidad máxima de las partículas del terreno ya que es un parámetro relevante para estimar el daño en cierto tipo de componentes tales como sistemas lineales de tuberías. El modelo estocástico de amenaza sísmica generado para efectos de las evaluaciones de riesgo sísmico se caracteriza por los siguientes eventos:
- Número total de eventos: 32274
- Magnitud mínima: 5.1
- Magnitud máxima: 8.4
- a. Fallas de subducción en la amenaza sísmica nacional, en especial la zona Nor-Occidental del país, ya que es allí donde se presentan las mayores aceleraciones esperadas
- b. En la evaluación de amenaza por sismos superficiales se evidencia que hay una mayor amplificación en las aceleraciones en las zonas en donde el terreno es más plano (valles y llanuras), lo cual concuerda a grandes rasgos con la ubicación de depósitos de suelos blandos. Esto se observa claramente en las zonas costeras del país.
- c. El análisis de recurrencia de magnitudes en el país indica que en promedio se espera que se presente un sismo con magnitud mayor o igual que 8.0 cada 100 años y un sismo con magnitud mayor o igual a 7.0 cada 10 años en promedio. La información disponible también indica que es probable la ocurrencia de sismos con magnitud 8.5 o superiores en la zona costera.
- a. En la NEC-15 se afirma que, los espectros de diseño protegen las edificaciones para un periodo de retorno de 200 años aproximadamente. Los resultados obtenidos muestran que en algunas ciudades este criterio no se cumple, ya que los espectros de amenaza uniforme exceden los de diseño para suelo en roca.
- b. El país presenta un alto nivel de amenaza sísmica en la zona costera norte ya que es allí donde los procesos de subducción son más activos y donde históricamente se han generado un mayor número relativo de sismos de gran magnitud.
El modelo de exposición nacional consiste en un inventario de bienes inmuebles y de infraestructura susceptibles a sufrir daños por eventos sísmicos. El eventual impacto de eventos sísmicos se traduciría en afectación física de las obras de infraestructura, pérdidas económicas directas e indirectas y afectación a la población. En el inventario se consideran los siguientes sectores que incluyen componentes críticos de infraestructura para el país:
- Edificaciones urbanas
- Edificaciones rurales
- Infraestructura urbana
- Infraestructura nacional
El modelo se hizo a nivel nacional y desagregado para cada cantón con la información suministrada por parte de la Secretaría de Gestión del Riesgo y las diferentes agencias e instituciones nacionales y regionales.
- Modelo de exposición a nivel nacional de edificaciones:
Los cantones que concentran el mayor valor expuesto de edificaciones son Quito y Guayaquil. También se puede apreciar una alta concentración de exposición en la zona costera. El valor expuesto a nivel nacional se concentra en el sector residencial que puede alcanzar los US$80,000 millones, comercial e industrial. Esto se debe a que el sector residencial es el que más metros cuadrados construidos tiene y los otros dos son los de mayor valor unitario con un valor de exposición de hasta US$1,200/m2.
- El modelo de exposición de infraestructura cuenta con los siguientes sectores representativos:
- - Agua y saneamiento:
el valor de exposición es de US$377 y US$294 millones. Para acueducto, el cantón Guayaquil es el que tiene un mayor valor expuesto de US$ 105 millones. Mientras que, para alcantarillado, el cantón Quito es el de mayor valor expuesto con US$100 millones. En promedio para los demás cantones se tiene un valor expuesto de US$1.3 millones para alcantarillado y de US$1.7 millones para acueducto, aproximadamente. - - Sistemas de almacenamiento:
El más grande de estos es el embalse Chongón, con un valor de US$165 millones aproximadamente, y cuenta con un volumen de almacenamiento de 275Hm3 aproximadamente. Las demás presas tienen en promedio un valor expuesto de US$ 137 millones. En total se tienen 6 presas con un valor expuesto de US$ 1,150 Millones - - Sector de comunicaciones:
los valores expuestos para los sistemas de distribución de comunicaciones son de US$373 millones. - - Sector eléctrico: el país cuenta con un total de 31 centrales hidroeléctricas distribuidas principalmente en la zona central del país, la medición de los valores de exposición se hace con base al valor unitario promedio por cada MW de potencia instalada. El valor total expuesto es de US$3,812 millones.
Por otro lado, el país cuenta con 33 centrales termoeléctricas distribuidas también en la zona central, se realizó el procedimiento anterior, con lo que se pudo definir que el valor expuesto es de US$2,324 millones.
Así mismo se consideran las 3 centrales de biomasa, 2 eólicas y 5 solares, con base en el procedimiento anterior, se determina que el valor total expuesto para los tres tipos es de US$317 millones. Sobre los 5000km de líneas transmisión y 3300km de subtransmisión se han clasificado por voltaje y tipo de línea, el valor total de exposición de US$2,031 millones Por último, han sido considerados los valores de exposición para las subestaciones eléctricas de distribución, que son 74, y para las 59 de transmisión que suman de US$1,305 millones - - Sector de hidrocarburos:
Fueron incluidas las 3 principales refinerías de Ecuador que suman un valor de exposición de US$613 millones. Para los ductos, se incluyeron todos los oleoductos, poliductos, gasoductos y de crudos pesados, que suman 4,573km de longitud, los cuales tienen un valor expuesto de US$2,514 millones. Las estaciones 103 de bombeo y servicio por su parte, presentan un valor expuesto de US$721 millones. - - Sector transporte:
Se consideran vías primarias que conectan puertos, cruces fronterizos y capitales de provincia, en total son 9mil kilómetros, para un valor expuesto de US$22,903 millones, por su parte, como vías secundarias se han considerado las que tienen como función principal conducir el tráfico de zonas rurales o urbanas hasta vías primarias, que suman 26mil kilómetros, con este valor, se obtuvo el valor expuesto total de las vías secundaria, US$33,558 millones. El país cuenta con 38km de puentes en 1,107 puentes, el valor expuesto es de US$1,154millones. Los puertos marítimos son 7, y su valor expuesto oscila entre los US$0.4 a los US$356 millones. Para el caso de los aeropuertos, el sector fue dividido en dos componentes, pistas y edificaciones, para determinar el total del valor de exposición se determinó un valor de 25% para las pistas y del 75% para la infraestructura, que da como resultado un total de US$1,040 millones.
- - Agua y saneamiento:
A partir de los levantamientos realizados se identificaron las tipologías predominantes en el portafolio de edificaciones. Los sistemas predominantes son:
- Losa columna de concreto reforzado con muros de mampostería
- Pórticos de concreto reforzado con muros de mampostería
- Muros de mampostería confinada
- Edificaciones de muros de mampostería simple
Estos sistemas acumulan una participación del 80% del total de los sistemas estructurales existentes en Ecuador. Para la asignación de las funciones de vulnerabilidad a las tipologías dominantes de edificaciones, se tienen en cuenta tres parámetros principales: la tipología constructiva o sistema estructural, la altura de la edificación y el nivel de código
- a. las edificaciones residenciales de nivel bajo en madera, tapia o adobe presentan una relación media de daño mayor al 50% para intensidades de 0.3g y mayores indicando destrucción parcial o total de la edificación
- b. Ciertos componentes de infraestructura no presentan en general una susceptibilidad significativa a sufrir daño directo por efecto de las ondas sísmicas que se propagan por el terreno y tampoco se han reportado daños significativos en los mismos en sismos recientes
La evaluación probabilística del riesgo consiste en estimar la distribución de probabilidad de las pérdidas económicas y humanas para un portafolio determinado de elementos de infraestructura al verse sometido a un conjunto de escenarios sísmicos que representan integralmente la amenaza de la zona de estudio. Integrando las pérdidas para el conjunto de componentes, se puede obtener la distribución de probabilidad de las pérdidas para cada uno de los escenarios estocásticos planteados. Finalmente, con base en estos resultados, es posible calcular un conjunto de parámetros que permiten medir el riesgo de manera cuantitativa para todo el portafolio de componentes.
- a. Los sectores más críticos son el de oficinas, administrativo y residencial bajo, con una pérdida anual esperada relativa del orden del 10‰ (1%). Esto se debe a que en estos los sectores predominan los sistemas estructurales de mampostería y sistemas losa-columna de baja calidad
- b. Las pérdidas relativas en infraestructura son bajas en comparación a las obtenidas en los sectores de edificaciones. Esto se debe a que los componentes de infraestructura presentan en general un menor grado de vulnerabilidad sísmica que las edificaciones.
- a. Al considerar los valores expuestos relativos, los sectores que acumulan la mayor parte del riesgo son los residenciales medio, bajo y rural y el sector industrial cada con PAE mayores a los US$200 millones.
- b. El sector Residencial es el que mayor riesgo presenta al compararse con los demás sectores, esto se debe a que este sector contiene el 70% del valor expuesto total para el modelo de edificaciones
- c. Los sectores industrial, educativo y comercial presentan un riesgo total más de 4 veces mayor que los sectores de oficinas, administrativo y de salud.
- d. Los subsectores de acueducto, alcantarillado y subestaciones eléctricas son los más vulnerables, con pérdidas anuales relativas del orden de 8.0‰, seguidos de los subsectores de estaciones de hidrocarburos con pérdidas anuales relativas del orden de 4‰.
