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Master Thesis ǀ Tesis de Maestría submitted within the UNIGIS MSc programme presentada para el Programa UNIGIS MSc at/en

Interfaculty Department of Geoinformatics- Z_GIS Departamento de Geomática – Z_GIS University of Salzburg ǀ Universidad de Salzburg

Generación automática del mapa de intensidades en base a la Escala Macrosísmica Europea EMS-98 Caso de estudio: Terremoto del 16 de abril del 2016 en Pedernales - Ecuador

Automatic generation of the intensity map based on the European Macroseismic Scale EMS-98 Case study: Earthquake of April 16, 2016 in Pedernales - Ecuador by/por

Ing. Samy Patricio Manosalvas Granja 01633555 A thesis submitted in partial fulfilment of the requirements of the degree of Master of Science– MSc Advisor ǀ Supervisor:

Pablo Cabrera Barona Phd.

Quito – Ecuador, Agosto del 2019

COMPROMISO DE CIENCIA Por medio del presente documento, incluyendo mi firma personal certifico y aseguro que mi tesis es completamente el resultado de mi propio trabajo. He citado todas las fuentes que he usado en mi tesis y en todos los casos he indicado su origen.

(Quito, 2019-08-23)

(Firma)

DEDICATORIA El presente trabajo de investigación lo dedico a mi querida esposa y compañera de vida Rosita Chito por siempre creer en mí, por su apoyo incondicional durante todo este arduo camino, por darme aliento cuando las cosas estaban difíciles, pero sobre todo porque me ha dado una lección de vida ‘Los proyectos de vida no solo están para soñarlos sino para alcanzarlos, no importa lo que cueste’.

A mi hija Micaela, por ser mi pequeño amor, el pedacito de cielo que Dios me regaló, que a su corta edad ha colaborado con parte de su tiempo para que papá pueda avanzar en su tesis.

Mediante esta dedicatoria quiero decirte mi pequeña princesa que eres mi principal motivación, la fuente de mis energías, mis ganas para seguir adelante y la razón para superarme cada día.

AGRADECIMIENTO En primer lugar, quiero agradecer a Dios y a la Virgen de Guadalupe por su infinita bondad, por acompañarme siempre y permitirme culminar esta etapa de mi vida.

Gracias a mi esposa Rosita e hija Micaela por todo lo que han sacrificado para que pueda cumplir uno más de mis sueños, pero sobre todo por su paciencia y apoyo incondicional para la realización y culminación de esta investigación.

Gracias a mi tutor el Dr. Pablo Cabrera Barona por su paciencia, dedicación y motivación.

Ha sido muy grato poder contar con su guía y ayuda.

RESUMEN La Escala Macrosísmica Europea (EMS-98), utilizada en Europa y muchos países alrededor del mundo, permite estimar la intensidad de un evento sísmico en base a los efectos que este provocó sobre las personas, los objetos y las edificaciones. El análisis manual de los datos recolectados de la comunidad puede implicar un enorme esfuerzo y en ocasiones extensos lapsos de tiempo.

El presente estudio plantea la hipótesis ‘Con la implementación de componentes SIG es posible automatizar la recolección de datos y tareas que conlleva el proceso de generación del mapa de intensidades sísmicas según la Escala Macrosísmica Europea (EMS-98)’ y busca solventar la problemática del tiempo que implica la generación manual del mapa de intensidades basado en datos de la comunidad.

En la investigación se usan los métodos sintético, cualitativo y cuantitativo, y entre los resultados obtenidos, se destaca la implementación del ‘Sistema de estimación rápida de intensidades basado en datos de la comunidad - SMID’. Este permite realizar la recolección de datos en línea, depuración, procesamiento y generación automática del mapa de daño y mapas de intensidades. Como parte de la investigación, el sistema SMID fue puesto a prueba a nivel nacional para el caso de estudio ‘Terremoto del 16 de abril del 2016 de PedernalesEcuador’ obteniendo resultados importantes que llevan a concluir que la utilización de este proceso automatizado permite disminuir hasta un 92.51% los tiempos de generación y publicación de dichos mapas.

Palabras claves: EMS-98, Terremoto Pedernales, intensidad sísmica, SIG, ¿Sintió el sismo?

ABSTRACT The European Macroseismic Scale (EMS-98), used in Europe and many countries around the world, estimates the intensity of a seismic event based on the effects that this caused on people, objects and buildings. Manual analysis of the data collected from the community can involve an enormous effort and sometimes lengthy periods of time.

This study hypothesizes that ‘With the implementation of the components of Geographical Information System (GIS) it is possible to automate data collection and tasks involved in the process of generating the map of seismic intensities according to the European Macroseismic Scale (EMS-98).’, and seeks to solve the problem of time that the manual generation of intensity maps based on community data implies.

In the research the synthetic, qualitative, and quantitative methods are used, and among the results the implementation of the ‘System of quick Intensities Estimation based on data from the community - SMID’ is highlighted. It allows online data collection, debugging, processing and automatic generation of the maps of damages and intensities. As part of the investigation, the SMID system was tested nationally for the case study of the ‘Earthquake of april 16, 2016 in Pedernales, Ecuador’ obtaining important results that concluded that the use of this automated process helps reducing up to 92.51% of generation times and publication of such maps.

Keywords: EMS-98, Earthquake in Pedernales, seismic intensity, GIS, Did you feel the earthquake?

TABLA DE CONTENIDOS GLOSARIO ......................................................................................................................... 11 LISTA DE FIGURAS ......................................................................................................... 12 LISTA DE TABLAS ........................................................................................................... 14 CAPÍTULO I ....................................................................................................................... 16 1.

INTRODUCCIÓN ....................................................................................................... 16 1.1

ANTECEDENTES DEL PROBLEMA............................................................... 16

1.2

OBJETIVOS ........................................................................................................ 17

1.2.1

Objetivo General.............................................................................................. 17

1.2.2

Objetivos Específicos ...................................................................................... 17

1.3

PREGUNTAS DE INVESTIGACIÓN ............................................................... 18

1.4

HIPÓTESIS ......................................................................................................... 18

1.5

JUSTIFICACIÓN ................................................................................................ 18

1.6

ALCANCE .......................................................................................................... 19

CAPÍTULO II ...................................................................................................................... 21 2.

REVISIÓN LITERARIA ............................................................................................ 21 2.1

MARCO TEÓRICO ............................................................................................ 21

2.1.1

Sismo, Magnitud e intensidad ......................................................................... 21

2.1.2

Escala Macrosísmica Europea (EMS-98) ........................................................ 22

2.1.3

Formulario para recolección de datos de los efectos provocados por un evento

sísmico ......................................................................................................................... 25 2.1.4

Definición de la muestra .................................................................................. 25

2.1.5

Mapa de intensidades....................................................................................... 26

2.1.6

Mapa de daño a infraestructura ....................................................................... 28

2.2

MARCO HISTÓRICO ........................................................................................ 28

2.3

MARCO METODOLÓGICO ............................................................................. 29

CAPÍTULO III .................................................................................................................... 33 3.

METODOLOGÍA ........................................................................................................ 33 3.1

ÁREA DE ESTUDIO, Y FUENTE DE DATOS ................................................ 33

3.2

METODOLOGÍA DE TRABAJO ...................................................................... 34

3.2.1

Recopilación de información, estudio de la escala macrosísmica EMS-98 y

creación del formulario ¿Sintió el sismo? ................................................................... 36 3.2.1.1

Geolocalización de las personas ............................................................. 36

3.2.1.2

Efectos en las personas........................................................................... 36

3.2.1.3

Efectos en los objetos ............................................................................. 37

3.2.1.4

Efectos en las edificaciones.................................................................... 38

3.2.2

Generación de matriz de condiciones para asignación de intensidades .......... 39

3.2.2.1

Intensidad basada en los efectos sobre las personas .............................. 39

3.2.2.2

Intensidad basada en los efectos sobre los objetos ................................. 40

3.2.2.3

Intensidad basada en los efectos sobre las edificaciones ....................... 41

3.2.2.4

Intensidad final ....................................................................................... 43

3.2.3

Definición del proceso para la depuración, clasificación, procesamiento y

generación de mapas de: intensidades y daño a infraestructura .................................. 43 3.2.4

Automatización del proceso ............................................................................ 50

3.2.5

Recopilación de tiempos de publicación de informes de intensidad sísmica

basados en datos de la comunidad por parte de la entidad responsable del monitoreo sísmico en el Ecuador .................................................................................................. 51 3.2.6

Ejecución del proceso automatizado para medición de tiempos de

procesamiento. ............................................................................................................. 53 3.2.7

Comparación de tiempos: proceso manual versus proceso automático. ......... 53

CAPÍTULO IV .................................................................................................................... 54 4.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN ................................................................................. 54 4.1

RESULTADOS ................................................................................................... 54

4.1.1

Proceso de recolección, depuración y clasificación de reportes ...................... 54

4.1.2

Formulario ¿Sintió el Sismo?, para recolección de datos................................ 56

4.1.2.1

Efectos en las personas: variables P1 y P2 ............................................. 56

4.1.2.2

Efectos en los objetos: variables P3, P4 y P5 ......................................... 58

4.1.2.3

Efectos en las edificaciones: variables P6 y P9 ...................................... 60

4.1.3

Estimación de intensidades según Escala Macrosísmica Europea EMS-98.... 61

4.1.4

Comparación de tiempos: proceso manual versus proceso automático .......... 63

4.1.5

Tráfico de usuarios por canales electrónicos ................................................... 66

4.1.6

Mapa de daño basado en datos de la comunidad ............................................. 68

4.1.7

Mapa de intensidades basado en datos de la comunidad ................................. 72

4.2

ANÁLISIS DE RESULTADOS .......................................................................... 74

4.2.1

Proceso de recolección, depuración y clasificación de reportes ...................... 74

4.2.2

Comparación de formularios para recolección de datos .................................. 75

4.2.3

Estimación de intensidades según Escala Macrosísmica Europea EMS-98.... 76

4.2.4

Comparación de tiempos: proceso manual versus proceso automático .......... 77

4.2.5

Difusión del formulario ¿Sintió el Sismo? por canales electrónicos ............... 78

4.2.6

Mapa de daño basado en datos de la comunidad ............................................. 79

4.2.7

Mapa de intensidades basado en datos de la comunidad ................................. 79

4.2.7.1

Mapa de puntos de intensidades ............................................................. 79

4.2.7.2

Mapa interpolado de intensidades .......................................................... 80

CAPÍTULO V...................................................................................................................... 82 5.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .......................................................... 82 5.1

CONCLUSIONES ............................................................................................... 82

5.2

RECOMENDACIONES ..................................................................................... 83

BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................. 85 ANEXOS ............................................................................................................................. 93

GLOSARIO CERESIS

Centro Regional de Sismología para América del Sur.

CSUDO

Centro de Sismología Universidad de Oriente.

DYFI

Did You Feel It?.

EERI

Earthquake Engineering Research Institute.

EMS-98

Escala Macrosísmica Europea 1998.

EMSC

European-Mediterranean Seismological Centre.

ESC

Comisión Sismológica Europea.

GEONET

Geological hazard information for New Zealand

SIG

Sistemas de Información Geográfica.

IGEPN

Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional.

IGM

Instituto Geográfico Militar del Ecuador.

INEC

Instituto Nacional de Estadística y Censos.

MCS

Escala de Mercalli-Cancani-Sieberg.

MIDUVI

Ministerio de Desarrollo Urbano y Vivienda.

MM

Escala de Mercalli Modificada.

MSK

Escala de Medvedev-Sponheuer-Karnik.

NRPGI

Número de Reportes Por cada Grado de Intensidad.

SENPLADES Secretaría Nacional de Planificación y Desarrollo.

SGC

Servicio Geológico Colombiano.

SGR

Secretaría de Gestión de Riesgos del Ecuador.

SISRA

Earthquake mitigation program in the Andean region.

SMID

Sistema de estimación rápida de intensidades basado en datos de la comunidad.

UTC

Coordinated Universal Time.

USGS

United States Geological Survey.

LISTA DE FIGURAS Figura 1.

Epicentro – Hipocentro.................................................................................... 22

Figura 2.

Fórmula para definición del tamaño de la muestra.......................................... 26

Figura 3.

Mapa de puntos de intensidades generado por la USGS ................................. 27

Figura 4.

Mapa interpolado de intensidades generado por IGEPN................................. 28

Figura 5.

Mapa terremotos importantes suscitados en territorio ecuatoriano ................. 33

Figura 6.

Flujograma de metodología. ............................................................................ 35

Figura 7.

Proceso automático para ‘Generación del mapa de intensidades sísmicas y mapa

de daño’

………………………………………………………………………………..44

Figura 8.

Escala de colores para el grado de daño .......................................................... 50

Figura 9.

Escala de colores para el grado de intensidad final ......................................... 50

Figura 10.

Resultado del proceso de depuración de reportes. ....................................... 54

Figura 11.

Resultado del proceso de clasificación de reportes [Marca 0]. ................... 55

Figura 12.

Distribución de los reportes [Marca 0] por región del Ecuador. ................. 56

Figura 13.

Efectos sobre las personas región Costa ...................................................... 57

Figura 14.

Efectos sobre las personas región Sierra ..................................................... 57

Figura 15.

Efectos sobre las personas región Oriente ................................................... 58

Figura 16.

Efectos de balanceo y vibración de objetos a nivel nacional ...................... 59

Figura 17.

Efectos de desplazamiento, caída de objetos a nivel nacional .................... 59

Figura 18.

Efectos en las edificaciones región Costa.................................................... 60

Figura 19.

Efectos en las edificaciones región Sierra ................................................... 60

Figura 20.

Estadística hacia el canal de Telegram ‘Sismos Ecuador’ .......................... 66

Figura 21.

Estadística desde la FanPage ‘Sismos Ecuador’ ......................................... 67

Figura 22.

Estadística vía correo masivo ...................................................................... 67

Figura 23.

Mapa de daño del terremoto de Pedernales generado por el sistema SMID 69

Figura 24.

Mapa de puntos de intensidades del terremoto de Pedernales generado por el

sistema SMID ……………………………………………………………………………..72 Figura 25.

Mapa interpolado de intensidades del terremoto de Pedernales generado por

el sistema SMID .................................................................................................................. 73 Figura 26.

Construcciones destruidas y afectadas en Pedernales ................................. 94

Figura 27.

Antes y después del hotel Mr. John ............................................................. 94

Figura 28.

Construcciones destruidas y afectadas en Muisne ....................................... 95

Figura 29.

Los habitantes de Muisne evacúan la isla .................................................... 95

Figura 30.

Construcciones destruidas y afectadas en Manta ........................................ 96

Figura 31.

Daños estructurales cantón Manta ............................................................... 96

Figura 32.

Construcciones destruidas y afectadas en Bahía de Caraquez – Cantón Sucre ……………………………………………………………………………..97

Figura 33.

Daños estructurales cantón Portoviejo ........................................................ 98

Figura 34.

Daños estructurales cantón Chone ............................................................... 98

LISTA DE TABLAS Tabla 1.

Tabla de vulnerabilidad ................................................................................... 23

Tabla 2.

Tabla de clasificación del daño ....................................................................... 24

Tabla 3.

Tabla de definiciones de cantidad ................................................................... 24

Tabla 4.

Valores de nivel de confianza (k) y sus niveles de confianza ......................... 26

Tabla 5.

Condiciones para asignación de intensidad inicial basada en los efectos sobre

las personas ………………………………………………………………………………..39 Tabla 6.

Condiciones para ajuste de intensidad en base a los efectos sobre las personas ………………………………………………………………………………..40

Tabla 7.

Condiciones para asignación de intensidades basada en los efectos sobre los

objetos

………………………………………………………………………………..41

Tabla 8.

Grado de daño según Escala Macrosísmica Europea EMS-98........................ 41

Tabla 9.

Condiciones para asignación de intensidades basada en los efectos sobre las

edificaciones ........................................................................................................................ 42 Tabla 10.

Depuración - Verificación de la consistencia individual de los reportes. ....... 46

Tabla 11.

Depuración – Marca para reportes remitidos por observadores ubicados por

encima del quinto piso. ........................................................................................................ 46 Tabla 12.

Variables para calcular la muestra ................................................................... 48

Tabla 13.

Tiempos que el IGEPN tardó en publicar en su página web el mapa de

intensidades ………………………………………………………………………………..52 Tabla 14.

Tabla de tiempos para escenarios de pruebas del proceso automatizado ........ 53

Tabla 15.

Intensidades sísmicas estimadas por el proceso automático versus el proceso

manual - terremoto de Pedernales 2016 de Mw = 7.8 ......................................................... 61 Tabla 16.

Tiempos de recolección de reportes DYFI de la USGS para eventos del Ecuador ………………………………………………………………………………..64

Tabla 17.

Tabla de tiempos para escenarios de publicación por el proceso automático . 65

Tabla 18.

Tabla de análisis comparativo de los tiempos de publicación ......................... 66

Tabla 19.

Grado de daño por cantón, estimado por el proceso automático ..................... 70

Tabla 20.

Tabla de mejora de tiempos – SMID vs IGEPN ............................................. 78

CAPÍTULO I 1. INTRODUCCIÓN 1.1

ANTECEDENTES DEL PROBLEMA

Los eventos sísmicos, serie de vibraciones de la corteza terrestre provocadas por el movimiento de las placas tectónicas, pueden tener un poder destructivo muy alto dependiendo de las frecuencias de las vibraciones, la amplitud, la duración del movimiento y de las construcciones que existan en el lugar. Un ejemplo de ello fue el terremoto y tsunami de Japón que ocurrió el 11 de marzo de 2011 frente a la costa de Honshu. Este terremoto que se produjo a una profundidad de 29 km y alcanzó una magnitud de 9.0 en la escala de Richter dejó tras su paso: 15,893 fallecidos, 6,152 heridos, 2,556 desaparecidos (McCurry, 2011), 100,000 niños desarraigados de sus casas (Kyodo, 2011) y daños materiales que bordean los 309,000 millones de dólares (AP, EFE, DPA y AFP, 2011). En el Ecuador, los datos históricos muestran que entre los años 1541 y 2007 han ocurrido 123 terremotos de intensidad mayor o igual a VI según la escala Medvedev-Sponheuer-Karnik (MSK), de los cuales 37 tuvieron intensidad igual o mayor a VIII. Si bien los daños materiales provocados por estos eventos son imposibles de cuantificar, el número de pérdidas humanas superan las 80,000 muertes (Alvarado et al., 2007) . Debido al poder destructivo de estos fenómenos imposibles de predecir, es necesario buscar mecanismos que permitan a los entes encargados de la gestión de riesgo conocer de primera mano los daños producido por un terremoto y localidades más afectadas con el propósito de realizar una adecuada gestión de ayuda pos desastre.

Considerando que el tamaño de un evento sísmico es representado por varios parámetros que pueden ser agrupados en los relacionados con la energía liberada como la magnitud, y los parámetros que indican los efectos de un evento sísmico en un lugar concreto (Rosenblueth, García Acosta, Rojas Rabiela, Núñez de la Peña, y Orozco Castellanos, 1992), la presente investigación se centra en el análisis de la intensidad sísmica, medida no instrumental, que mide los efectos que provoca el evento sobre: las personas, los objetos y las edificaciones.

La primera escala para medir la intensidad sísmica fue creada por Rossi y Forel en el año 1880, quienes propusieron una escala de X grados, siendo uno el grado imperceptible para el hombre, y diez el grado de destrucción total (CSUDO, 2012). En el año 1998 la Asamblea General de la Comisión Sismológica Europea (ESC) crea la Escala Macrosísmica Europea 16

(EMS-98), escala de doce grados que entre sus principales características resaltan que es la primera escala que incorpora una tabla de vulnerabilidad de edificaciones categorizando la resistencia de las estructuras en base al tipo de estructura y otros factores, muestra de forma gráfica lo que significa cada uno de los distintos grados de daño, y promueve la colaboración entre ingenieros y sismólogos (ESC, Comisión Sismológica Europea, Subcomisión de Ingeniería Sísmica, y Grupo de Trabajo sobre Escalas Macrosísmicas, 2008). Esta escala utilizada ampliamente a nivel mundial es analizada por Singaucho Armas, en el 2009, quien recomienda su utilización para la estimación de intensidades en el Ecuador.

La pronta entrega de resultados de la estimación de intensidades a las entidades encargadas de la gestión de riesgo en el país es primordial debido a que este producto es un primer acercamiento a la afectación real que pudo sufrir la población a causa de la catástrofe natural (INEC, 2017). Por esta razón, el propósito de este proyecto es comprobar que, mediante la utilización de componentes SIG, es posible crear una solución que permita automatizar la EMS-98 para la estimación rápida de intensidades sísmicas, y generar de forma automática el mapa de intensidades, mapa interpolado que muestra la variación de la intensidad sísmica que generó el terremoto. Lo que se busca con este proyecto es proporcionar a las instituciones encargadas del monitoreo tectónico un modelo de recolección y procesamiento de datos que les permita generar en corto tiempo el mapa de intensidades sísmicas y mapa de daño a infraestructura, insumos necesarios para la toma de decisiones de las entidades gubernamentales después de un evento sísmico, aportando así al mejoramiento de los tiempos de ejecución de los planes de socorro y distribución de ayuda a los damnificados.

1.2

OBJETIVOS

1.2.1

Objetivo General

Contribuir a la comunidad con una solución SIG que permita recolectar datos de los efectos que provocó un evento sísmico, estimar intensidades y generar el mapa de intensidades sísmicas y mapa de daño a infraestructura.

1.2.2 -

Objetivos Específicos

Analizar la Escala Macrosísmica Europea EMS-98 para determinar el algoritmo de asignación de intensidades.

17

-

Estructurar un formulario de recolección de datos que cumpla con las condiciones de evaluación de intensidad establecidas en la escala EMS-98

-

Comparar el tiempo que conlleva la generación del mapa de intensidades con la solución propuesta versus el tiempo que la institución encargada del monitoreo tectónico en el Ecuador tardó en publicar el mapa de intensidades, para el caso de estudio ‘Terremoto del 16 de abril del 2016 en Pedernales – Ecuador’.

-

Definir los parámetros necesarios para generar un mapa de daño a infraestructura provocado por un evento sísmico.

1.3 -

PREGUNTAS DE INVESTIGACIÓN

¿Es posible crear un algoritmo automatizable para asignación de intensidades en base a la Escala Macrosísmica Europea EMS-98?

-

¿Es factible recolectar datos en línea desde la comunidad que permitan conocer su localización y datos de los efectos que provocaron el evento sísmico?

-

¿Se puede optimizar el tiempo que conlleva el procesamiento de datos para la generación del mapa de intensidades?

-

¿Es viable crear un mapa de daño con los datos enviados por la comunidad?

1.4

HIPÓTESIS

Con la implementación de componentes SIG, es posible automatizar la recolección de datos, la asignación de intensidades según la escala macrosísmica europea EMS-98 y el proceso de generación del mapa de intensidades sísmicas.

1.5

JUSTIFICACIÓN

La importancia de la realización de este proyecto se centra en la susceptibilidad del Ecuador a la ocurrencia de eventos sísmicos catastróficos que fueron expuestos en la sección 1.1, y la recopilación realizada de los tiempos que le conllevó a la entidad encargada del monitoreo tectónico en Ecuador, Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional (IGEPN), para la publicación del mapa de intensidades, tiempos que se detallan a continuación: -

Sismo de Guayllabamba del 12/08/2014 -14h57 hora local, Magnitud 5.1, tiempo para primera publicación del mapa de intensidades 21 horas (IGEPN, 2014c).

18

-

Sismo de Esmeraldas, 01/01/2016-12h15 hora local, Magnitud 5.3, tiempo para primera publicación del mapa de intensidades 10 horas (IGEPN, 2016d).

-

Sismo de Pedernales, 16/04/2016 18h58 hora local, Magnitud 7.8, tiempo para primera publicación del mapa de intensidades 14 horas (IGEPN, 2016a).

El detalle presentado permite evidenciar que el tiempo que deben esperar las entidades de gestión de riesgo en el Ecuador para disponer del mapa de intensidades basado en datos de la comunidad: -

No es constante, varía de acuerdo al evento sísmico, y

-

Es extenso considerando la urgencia de la ejecución de los planes de ayuda.

Estas desventajas, que adoptan gran peso en circunstancias como las del terremoto del 16 de abril 2016 donde el tiempo y la correcta distribución de ayuda es crucial para salvaguardar la vida humana, influyeron para que los organismos de socorro utilizaran como insumo para el análisis de la situación pos-desastre, y planificación de gestión de ayuda (SGR, 2016b), el mapa de intensidades publicado por otra institución de monitoreo diferente a la de Ecuador.

En la actualidad y aún con toda la información que se conoce sobre intensidades y los avances tecnológicos no existe en el Ecuador una solución que permita el procesamiento automático de la información remitida por la comunidad vía internet, ni la generación automática del mapa de intensidades. Esta es la razón por la cual surge la necesidad de crear un mecanismo que pueda realizar estas tareas y generar automáticamente el mapa de intensidades tras ocurrido un evento sísmico.

1.6

ALCANCE

El presente proyecto tiene como alcance la creación de un modelo de recolección y procesamiento de datos basado en componentes SIG, que permita: -

Recolectar desde la comunidad datos en línea sobre cómo sintió un evento sísmico y los efectos que este provocó sobre: las personas, los objetos y las edificaciones.

-

Realizar automáticamente la depuración, clasificación, y procesamiento de los datos.

-

Generar automáticamente del mapa de daño a infraestructura y mapa de intensidades sísmicas.

19

-

Almacenar en un repositorio centralizado la información remitida por la comunidad y productos finales como el mapa de intensidades y mapa de daño.

Los resultados obtenidos de esta investigación están dirigidos a: -

Institutos de monitoreo tectónico: Debido a que estas entidades son las encargadas de realizar la vigilancia de los peligros sísmicos. Su eficaz funcionamiento en la generación de informes de afectación sísmica tectónica pos ocurrencia del evento es de vital importancia para que las entidades encargadas de la gestión de riesgos en el país y/o la población bajo su jurisdicción puedan tomar a tiempo las medidas correspondientes.

-

Instituciones de gestión de riesgos: Son las responsables de activar los planes de contingencia a nivel nacional en caso de existir eventos sísmicos que afecten al país.

Es muy importante para ellos contar con el mapa de intensidades sísmicas a la brevedad posible tras la ocurrencia de un evento sísmico debido a que les permite realizar una mejor distribución de los equipos de apoyo y socorro.

-

Gobiernos locales: Es relevante el mapa de intensidades para los gobiernos locales debido a que les permite visualizar y analizar si sus localidades o localidades vecinas fueron afectadas por los eventos sísmicos y la intensidad con la que sintieron, datos que les permiten crear planes de acción en caso de réplicas.

-

Comunidad profesional de ingeniería civil: La importancia que tiene el mapa de intensidades se centra en que les permite conocer las zonas afectadas para planificar los estudios de daños infraestructurales sufrido en las edificaciones a causa del evento sísmico.

20

CAPÍTULO II 2. REVISIÓN LITERARIA 2.1

MARCO TEÓRICO

2.1.1

Sismo, Magnitud e intensidad

Se define como evento sísmico a la serie de vibraciones de la corteza terrestre provocadas por el movimiento de las placas tectónicas. Estos eventos tienen relacionados varios parámetros instrumentales y no instrumentales como son: la magnitud, medida instrumental cuantitativa de la energía liberada por el evento sísmico en el foco del terremoto, y la intensidad sísmica, medida cualitativa no instrumental de los efectos que produce el evento sísmico en un lugar determinado (Molina, Giner, y Jáuregui, 2008).

Cuando se produce un evento sísmico, la energía liberada se propaga en forma de ondas por el medio, provocando, similar efecto al que se produce cuando se lanza una piedra a un estante lleno de agua. Estas ondas, en muchos casos, provocan vibración del terreno que depende de la fuerza del sismo (magnitud), la distancia epicentral, la geología local, la naturaleza del terreno y el tipo de construcciones del lugar. Por esta razón es que un evento sísmico tiene relacionado una sola magnitud y diversidad de intensidades dependiendo del punto en la superficie terrestre donde sea medida (Rosenblueth et al., 1992).

Para una mejor comprensión del tema el Servicio Geológico de Colombia (SGC) detalla dos conceptos adicionales.

“Epicentro: Se denomina epicentro a un punto exacto en la superficie que se localiza sobre el hipocentro de un sismo (Figura 1).

Hipocentro o Foco: Punto en el interior de la Tierra, en el cual se da inicio a la liberación de energía causada por la ruptura y generación de un sismo, este punto indica la localización de la fuente sísmica” (SGC, 2013, párr. 15, 19).

21

Figura 1.

Epicentro – Hipocentro

Fuente: SGC (2013, párr. 19)

2.1.2

Escala Macrosísmica Europea (EMS-98)

La escala EMS-98 es una escala de doce (XII) grados creada por la Comisión Sismológica Europea (ESC et al., 2008) la cual permite la evaluación de la intensidad sísmica que ha provocado un terremoto.

Esta escala cuya primera versión fue editada en el año 1992 (EMS-92) y su segunda versión en 1998 (EMS-98) está compuesta de doce (XII) grados, donde cada grado se consideran “fotos en palabras” (ESC et al., 2008, p. 27) de los efectos esperados. Cada grado de intensidad está basado en: “a) Efectos en las personas b) Efectos en objetos o en la naturaleza c) Daños a edificios” (ESC et al., 2008, p. 17).

Establecer el grado de intensidad que provocó un evento sísmico sobre un área definida consiste en comparar los datos recolectados desde la comunidad con las descripciones ideales de la escala EMS-98 y decidir cuál concuerda mejor.

Entre las características más importantes de esta escala es que además de presentar una definición detallada de cada grado incluye explicaciones, comentarios y fotografías que facilitan su aplicación.

Para la correcta aplicación de la escala es importante tener en cuenta:

22

-

La tabla de vulnerabilidad: Se conoce como vulnerabilidad a la resistencia de las edificaciones ante la sacudida producida por un terremoto. La vulnerabilidad está dividida en seis clases que va desde la categoría ‘A’ menor resistencia, hasta la ‘F’ mayor resistencia como se presenta en la tabla 1.

Tabla 1.

Tabla de vulnerabilidad

Fuente: ESC et al. (2008, p. 14)

23

-

La tabla de clasificación del daño, tal como se presenta en la tabla 2.

Tabla 2.

Tabla de clasificación del daño

Fuente: ESC et al. (2008, pp. 15-16)

-

La tabla de definición de cantidad, tal como se presenta en la tabla 3.

Tabla 3.

Tabla de definiciones de cantidad

Fuente: ESC et al. (2008, p. 17)

A pesar de que la definición de cantidad indica traslape entre uno y otro rango, el proceso automático considera los rangos como contiguos: -

POCOS (Porcentaje de personas que sintieron el evento sísmico está por abajo del 20%)

24

-

MUCHOS (Porcentaje de personas que sintieron el evento sísmico está entre 20 % y por debajo de 60%)

-

MAYORÍA (Porcentaje de personas que sintieron el evento sísmico está entre 60 % y 100%) 2.1.3

Formulario para recolección de datos de los efectos provocados por un evento sísmico

El formulario para la recolección de datos de los efectos provocados por un evento sísmico es un mecanismo de recopilación vía internet que permite a las personas describir los efectos que provocó un terremoto por la sacudida del terreno (Montalvo Arrieta y Sosa Ramírez, 2017). Estas encuestas son estructuradas en base a los sensores usados por cada escala de asignación de intensidades. Históricamente las escalas de intensidad sísmica han usado como sensores a: seres vivos (personas y animales), objetos ordinarios (utensilios de cocina, libros, etc.), edificios, y el ambiente natural (grietas en dique y terraplenes, caída de rocas, etc.). La EMS-98 centra su escala solo en los tres primeros grupos: seres vivos, objetos ordinarios y edificaciones por considerar al cuarto grupo, ambiente natural, un sensor poco fiable (ESC et al., 2008), por lo cual, el formulario basado en la escala EMS-98 debe estar conformado por tres partes: a) Efectos sobre las personas que buscará conocer la situación del usuario cuando ocurrió el evento sísmico y su reacción, b) Efectos sobre los objetos, esta sección buscará conocer los efectos que provocó el movimiento del terreno en los objetos: vibración, desplazamiento, caída. c) Efectos sobre las edificaciones, sección donde el usuario describirá los daños en las construcciones que provocó el evento sísmico. Adicionalmente puede incluir un cuarto grupo denominado ‘Información general’ que tendrá como propósito recolectar información de la ubicación geográfica del usuario y datos adicionales que se considere importante.

2.1.4

Definición de la muestra

Dentro del proceso de investigación es importante definir previamente el tamaño de la muestra y el grado de confiabilidad que poseerán los resultados obtenidos En la figura 2 se presenta la fórmula para el cálculo del tamaño de la muestra.

25

Figura 2.

Fórmula para definición del tamaño de la muestra

Fuente: Feedback Networks Technologies (2013, párr. 1)

-

N: Representa el tamaño de la población (número total de posibles encuestados).

-

k: Constante que representa el nivel de confianza que se asigne. Este parámetro indica la probabilidad de que los resultados de la investigación sean ciertos. En la tabla 4 se detalla los valores de la variable k y los niveles de confianza.

Tabla 4.

Valores de nivel de confianza (k) y sus niveles de confianza

K

1.15 1.28 1.44 1.65 1.96

2

2.58

Nivel de confianza 75% 80% 85% 90% 95% 95.50% 99%

Fuente: Feedback Networks Technologies (2013)

-

e: Representa el error muestral deseado.

-

p: Es la probabilidad a favor. Generalmente se maneja el valor de p=q=0.5 por ser la opción más segura.

-

q: Es la probabilidad en contra, y está definido por 1-p.

-

n: Es el tamaño de la muestra resultante.

2.1.5

Mapa de intensidades

Los mapas de intensidades muestran la severidad del movimiento sísmico. Su objetivo primordial es proporcionar a las entidades gubernamentales encargadas de la gestión de apoyo pos desastre, un panorama general de la afectación producida, y servir de guía para una correcta priorización de la ejecución de planes de ayuda para los damnificados (Sandoval et al., 2009).

El mapa de intensidades es creado en base a las intensidades calculadas en diferentes puntos para un terremoto. Estos mapas pueden ser representados como mapa de puntos de intensidad tal como se presenta en la figura 3, gráfico de los valores de acuerdo con su ubicación geográfica que permite representar la distribución espacial de las intensidades

26

(Salcedo Hurtado y Castaño Castaño, 2011), o mapa interpolado de intensidad como se presenta en la figura 4.

El método que generalmente se usa en la ciencia del suelo y la geología para interpolación de datos es el método de interpolación Kriging bayesiano propuesto por Kitanidis en 1996 (Sandoval et al., 2009). Este método está basado en métodos geoestadísticos que permite la relación estadística entre los puntos medidos. Es decir, que no solo pueden producir una superficie de predicción sino además proporcionar una medida precisa de las predicciones.

Figura 3.

Mapa de puntos de intensidades generado por la USGS Fuente: USGS (2016b)

27

Figura 4.

Mapa interpolado de intensidades generado por IGEPN Fuente: IGEPN (2016a)

2.1.6

Mapa de daño a infraestructura

El mapa de daño a infraestructura es un mapa de puntos que muestra los lugares donde viviendas o edificaciones sufrieron algún tipo de daño en la infraestructura. Estos daños están clasificados en grados del 1 al 5 que dependen del tipo de infraestructura de la vivienda o edificación como se muestra en la tabla 2 (Jaimes Téllez et al., 2009).

2.2

MARCO HISTÓRICO

En el Ecuador la información de intensidad sísmica ha estado relacionada esencialmente con el análisis de eventos sismos históricos, así muestra la publicación realizada por Arellano en 1983, quien divulga el mapa de los 27 terremotos con mayor intensidad registrados en el país entre 1938 y 1976, siendo este la primera versión publicada de un mapa de máximas intensidades del Ecuador.

28

Una segunda publicación del mapa de máximas intensidades es realizada en el año 1995 como parte del programa “Earthquake mitigation program in the Andean región” (SISRA), donde el mapa de Arellano es corregido y complementado con los eventos sísmicos ocurridos entre 1541 y 1981 (CERESIS, 1985).

En el año 1992, Egred, investigador del IGEPN genera un nuevo mapa de intensidades, no publicado, que muestra los valores de intensidades máximas registrados en Ecuador entre 1541 y 1991.

En el año 2008 se presenta la cuarta versión del mapa de máximas

intensidades. En esta se incluye los eventos sísmicos ocurridos entre 1541 y 2007.

Singaucho Armas, en el 2009, realiza el análisis del catálogo de terremotos del Ecuador, las escalas utilizadas para la medición de intensidad sísmica en este país: Escala de Mercalli Modificada (MM) y escala MSK, y su comparación con la escala EMS-98. Tras su estudio recomienda la utilización de la escala EMS-98 en el Ecuador para la estimación de la intensidad sísmica.

Finalmente en el año 2010 el IGEPN, con el propósito de conocer de primera mano los efectos que provocó el movimiento del terreno tras un evento sísmico, desarrolla la primera versión del formulario ¿sintió un sismo? para recolección de información mediante su página web, formulario que fue modificado en el 2014 (EPN, 2014).

2.3

MARCO METODOLÓGICO

El estudio realizado por Aguiar Falconí, en el 2011, titulado “El megasismo de Chile de 2010 y lecciones para Ecuador” realiza un estudio minucioso sobre el megasismo de Chile de Mw = 8.8 que ocurrió el 27 de febrero del 2010, y su similitud con los eventos suscitados en el Ecuador, sismo del 31 de enero de 1906 de Mw = 8.8, sismo del 4 de mayo de 1942 de Mw = 7.9 y sismo del 4 de agosto de 1998 de Mw = 7.1. En este estudio, Aguiar Falconí analiza detalladamente el daño provocado a la infraestructura y las características de estos eventos sísmicos catalogados como sismos interplaca tipo thrust. Realiza un análisis de las intensidades estimadas para cada una de ellas y las curvas isosistas trazadas en base a dichas intensidades. Aguiar Falconí en su estudio concluye que los sismos interplaca tipo thrust son sismos sumamente largos que causan daño no solo en la región epicentral sino también en todas las zonas que se encuentran en un radio de 200 km o más, provocando pérdidas muy altas. Para la presente investigación se toma este proyecto porque muestra la

29

susceptibilidad de Ecuador a la ocurrencia de eventos sísmicos de este tipo y alerta para la generación de soluciones que permitan mitigar el riesgo sísmico y mejorar la gestión del apoyo pos desastre.

Un evento sísmico de las características mencionadas por Aguiar Falconí en el 2011, y que dejó resultados devastadores para el Ecuador fue analizado por Chunga et al. (2017) dentro de su trabajo titulado “Intensidad macrosísmica ESI-07 y efectos geológicos del terremoto de Pedernales del 16.04.2016 (Mw 7.8)”. Este estudio que trata sobre el terremoto del 16 de abril del 2016 de Pedernales-Ecuador, Mw = 7.8, que en su área epicentral tuvo una duración de 47 segundos y en la ciudad de Guayaquil ubicada a 240 km tuvo una duración de 70 y 80 segundos, analiza los efectos ambientales y geológico que este provocó, así como la asignación de intensidades macrosísmica basada en dichos efectos geológicos y ambientales.

A lo largo del estudio los autores muestran que el evento sísmico en el área epicentral provocó que playas y acantilado costeros sufrieron desplazamiento vertical de entre 30 centímetros y 1.6 metros, se generaran rupturas transversales de entre 8 y 15 centímetros en carreteras de hormigón, y desplazamiento de entre 8 a 10 centímetros en calles adoquinadas.

En localidades como Jama, de igual forma, el estudio indica que se evidenció abertura en vías asfaltadas de entre 20 y 30 centímetros y grietas que alcanzaron 1 metro de altura.

Además de que en otras localidades como Canoa se evidenció deslizamientos de tierra de entre 800 a 10,000 m3 que afectó principales vías de comunicación entre localidades. La recolección de datos se realizó mediante reconocimiento en sitio de los efectos provocados y relatos de los pobladores de los sectores afectados. Los autores concluyen que: los lugares con mayor afectación geológica fueron las poblaciones ubicadas entre Pedernales y Jama además de Canoa donde la intensidad llegó a nivel X ESI-07. Las zonas que sufrieron mayor deformación del terreno son aquellas que se encuentran entre Pedernales y Portoviejo, y las ciudades que reportaron mayor daño estructural fueron las ciudades de Manta y Portoviejo.

El estudio indica adicionalmente que el evento sísmico provocó el fallecimiento de 663 personas, 9 desaparecidos, 28,775 albergados y el daño severo o colapso de 5,174 edificaciones. Este estudio es pertinente porque permite ver los daños provocados por el terremoto de Pedernales y concienciar de la importancia de contar con herramientas que, si bien es cierto no evitarán la ocurrencia de eventos sísmicos, permitan a los entes encargados de la gestión de ayuda estar mejor preparados para una pronta respuesta pos desastre.

30

Otra investigación es la realizada por Musson, Grünthal, y Stucchi, en el 2009, titulada “The comparison of macroseismic intensity scales”. En este estudio, los autores realizan un recorrido por la historia de las escalas de intensidad macrosísmica, el análisis de la viabilidad de conversión de una escala a otra y la comparación de las escalas basada en los criterios: Aplicabilidad, Consistencia, Discriminación, Número de grados, Regularidad, y Fiabilidad.

Los autores, tras su análisis, concluyen que la conversión entre escala no debe ejecutarse, el procedimiento correcto es volver a los datos originales y reasignar los valores en la escala de intensidad deseada. Debido a que en muchas ocasiones resulta difícil o imposible acceder a los datos originales los autores proponen una tabla de conversión que debe usarse solo si se han agotado todas las opciones y la conversión es absolutamente necesaria; adicional concluye que la Escala Macrosísmica Europea (EMS-98) es la escala más recomendada para la estimación de intensidades debido a la claridad de las descripciones, las instrucciones claras sobre cómo debe aplicarse, y las especificación detallada de cómo interpretar los resultados. Este estudio es pertinente para el presente proyecto porque sustenta la confiabilidad de la escala EMS-98 frente a sus antecesoras.

Otra investigación es la realizada por Singaucho Armas, en el 2009, titulada “Mapa de máximas intensidades sísmicas del Ecuador. Criterios estructurales para mejorar la estimación de intensidades”. En este estudio el autor explica el método de interoperación y técnicas a utilizarse para la generación del mapa de intensidades. Muestra que a pesar de existir una cantidad considerable de métodos de interpolación, el método de Kriging es una alternativa eficiente para este propósito. Finalmente recalca que conocer la distribución de los datos en el espacio y el valor de la semivarianza es crucial para la generación de mapas de intensidades visiblemente aceptables. Este estudio es pertinente para la presente investigación ya que proporciona los métodos necesarios para la generación del mapa de intensidades.

Además, el desarrollo de sistemas de evaluación rápida de intensidades basados en datos de la comunidad se inició en 1997 en los Estados Unidos mediante el proyecto ‘Did You Feel It? – DYFI’ (Wald, Quitoriano, Worden, Hopper, y Dewey, 2011) y se ha llevado a cabo en algunas regiones del mundo como: Nueva Zelanda, Proyecto ‘Geological Hazard Information for New Zealand – GEONET’ disponible desde 2004 (Coppola et al., 2010), ‘European-Mediterranean Seismological Centre – EMSC’ proyecto Earthquake/felt disponible desde 2004 (Mazet-Roux, Bossu, Carreño, y Guilbert, 2010), Italia Proyecto ‘Hai

31

Sentito’ disponible desde 2007 (Sbarra, Tosi, y Rubeis, 2010). Para los dos primeros casos DIFY y GEONET la escala utilizada es Mercalli Modificada (MM), para el tercer caso EMSC la escala utilizada es EMS-98, y para ‘Hai Sentito’ la escala utilizada es MercalliCancani-Sieberg (MCS) y EMS-98.

32

CAPÍTULO III 3. METODOLOGÍA 3.1

ÁREA DE ESTUDIO, Y FUENTE DE DATOS

El presente estudio se llevó a cabo en el Ecuador, país que debido a su ubicación frente a la zona de subducción de las placas de Nazca y placa Sudamérica presenta alta probabilidad de ocurrencia de fuertes eventos sísmicos (Ortiz Panchi, 2013), evidencia de esto son los devastadores terremotos suscitados en territorio ecuatoriano en el último siglo entre los cuales destacan los eventos de la figura 5: el terremoto de Esmeraldas de 1906 (Mw = 8.8), terremoto de Pedernales 1942 (Mw = 7.8), terremoto de Ambato de 1949 (Mw = 6.5), terremoto límite Ecuador - Colombia de 1958 (Mw = 7.6) (Moncayo Theurer, Velasco, Mora, Montenegro, y Cordova, 2017), terremoto frontera Ecuador – Colombia de 1979 (Mw = 8.1) (IGEPN, 2016e), Reventador terremoto de 1987 (Mw = 6.1 y 6.9), terremoto de Bahía de Caráquez 1998 (Mw = 7.2) (Ortiz Panchi, 2013), y terremoto de Pedernales 2016 (Mw = 7.8) (IGEPN, 2016a), este último es el caso de estudio de la presente investigación.

Figura 5.

Mapa terremotos importantes suscitados en territorio ecuatoriano

33

Para la realización del presente trabajo se recopiló información sobre la Escala Macrosísmica Europea EMS-98 en fuentes bibliográfica y documentos como la monografía dedicada a la “Escala Macrosísmica Europea 1998” (ESC et al., 2008) publicada por la Comisión Sismológica Europea en Hamburgo en el año 2008. Adicionalmente con el propósito de conocer los tiempos que tarda la institución encargada del monitoreo tectónico en el Ecuador en realizar la primera publicación de los mapas de intensidades de los eventos sísmicos suscitados en su territorio se consultó los informes sísmicos de 2014 (IGEPN, 2014a), 2015 (IGEPN, 2015a), 2016 (IGEPN, 2016c), 2017 (IGEPN, 2017a) y 2018 (IGEPN, 2018a) expuesta por dicha institución en su página web e informes emitidos por la Secretaria de Gestión de Riesgos (SGR, 2016c).

3.2

METODOLOGÍA DE TRABAJO

La metodología de trabajo planteada para esta investigación se presenta en la figura 6 y está conformada por siete etapas de trabajo: En la primera etapa se realiza una completa recopilación de la información relacionada con la EMS-98, lo cual permitió conocer a fondo la estructura de la escala y los efectos producidos por los eventos sísmicos que deben considerarse para la asignación de intensidades. En la segunda etapa se realiza una nueva lectura de las condiciones establecidas para cada grado de intensidad, la tabla de vulnerabilidad, tabla de daño a infraestructura y tabla de definición de cantidad indicadas en la EMS-98 y utilizando el método sintético se crea las matrices de condiciones para la asignación de intensidades. La etapa tres se centra en la utilización de los procedimientos establecidos por la EMS-98 para la aplicación de la escala, lo que permite definir el algoritmo para la estimación de intensidades con primeros datos de la comunidad, algoritmo que en la etapa cuatro es implementada y probada. En la etapa cinco, se realiza la recopilación de los tiempos de publicación de informes de intensidad sísmica basados en datos de la comunidad por parte de la entidad responsable del monitoreo sísmico en el Ecuador y, utilizando el método cuantitativo, se procesan los tiempos para la obtención del tiempo promedio de publicación. En la etapa seis, se ejecuta la recolección de información mediante el formulario en línea SINTIÓ EL SISMO para el caso de estudio Terremoto de Pedernales. Se aplica el algoritmo automatizado para estimación de intensidades y se obtiene el tiempo promedio de procesamiento y publicación. Finalmente, en la etapa siete se realiza la comparación de tiempos del proceso manual versus el proceso automático y se determina el porcentaje de

34

mejora que presenta la asignación de intensidades mediante la aplicación del proceso automático.

Figura 6.

Flujograma de metodología.

La metodología planteada toma en cuenta algunos de los procesos utilizados por varios de los autores analizados en la revisión de literatura. Entre las semejanzas de los trabajos estudiados, se encuentra la utilización de los mecanismos de recolección de información mediante formularios en línea que realizan la mayoría de ellos (Coppola et al., 2010; MazetRoux et al., 2010; Sbarra et al., 2010; Wald et al., 2011). La principal razón de su utilización es que este tiene la ventaja de ser más rápido, brinda una cobertura más completa, proporciona la interacción con los ciudadanos casi en el momento mismo del evento y permite la recopilación de datos a tasas y cantidades nunca antes consideradas (Wald et al., 2011).

A diferencia de los trabajos revisados, esta investigación incluye una guía gráfica para reporte de daño a infraestructura, característica de la EMS-98 que por primera vez es implementado en los formularios de recolección en línea. De igual manera la metodología incluye mecanismos de depuración recomendadas por la EMS- 98 como ‘Retirar los reportes remitidos de pisos mayores que 5’ (ESC et al., 2008).

En cuanto a la generación del mapa interpolado de intensidades, este estudio utiliza el método geoestadístico Kriging considerado como altamente eficiente para este propósito (Singaucho Armas, 2009) y utilizado para la generación del mapa de intensidades máximas del Ecuador.

35

En cuanto a resultados, este estudio propone la generación del mapa de daño conjuntamente con el mapa de intensidades, productos que permitirán a los interesados ver no solo la intensidad de los efectos provocados por el evento sísmico en una determinada área, sino también el daño estructural causado por el mismo.

A continuación, se detalla la descripción de cada una de sus etapas.

3.2.1

Recopilación de información, estudio de la escala macrosísmica EMS-98 y creación del formulario ¿Sintió el sismo?

En esta fase se realiza una completa recopilación de la información relacionada con la EMS98. Tras ello, utilizando el método sintético se analiza la Escala Macrosísmica Europea EMS-98 (ESC et al., 2008), se ejecuta un barrido de todas las descripciones correspondientes a cada grado de intensidad e identifica las preguntas que deben conformar el formulario ¿Sintió el sismo?, mismas que están agrupadas en las siguientes secciones: 3.2.1.1

Geolocalización de las personas

Para realizar la asignación de intensidades dentro de una zona de estudio la EMS-98 indica que debe realizarse la recolección de datos a la población que se encuentra dentro del territorio afectado (ESC et al., 2008). Por este motivo, en la primera parte del formulario se solicita el registro de la geolocalización del lugar donde se encontraba el usuario en el momento

del

evento

sísmico,

identificando

como

primera

variable

la

GEOLOCALIZACION, correspondiente al par de coordenadas geográficas de la ubicación del usuario, el cual, posteriormente con el procesamiento de intersección de datos con la capa de polígonos de la división política del Ecuador (IGM, 2015) permitirá identificar la provincia, cantón y parroquia para ese reporte.

3.2.1.2

Efectos en las personas

Las siguientes variables P1 y P2 se han identificado para recopilar datos de los efectos de los sismos sobre las personas, estas variables se describen a continuación.

P1.- ¿Cómo sintió el sismo?

-

No sentí A penas percibido Hubo susto Corrió hacia el exterior 36

-

Pánico general, pérdida de estabilidad

Condición de flujo: Si en P1 escogió ‘No sentí’ el formulario llega a su FIN. P2.- ¿Se encontraba dentro de una edificación?

-

SI NO

Condición de flujo: Si en P2 escogió ‘NO’ el formulario llega a su FIN.

3.2.1.3

Efectos en los objetos

Las siguientes variables P3, P4 que contiene P4-1 y P4-2 y P5 se han identificado para recopilar datos de los efectos de los sismos sobre los objetos, estas variables se describen a continuación.

P3.- ¿Qué observó?

-

Balanceo, vibración de objetos Desplazamiento, caída de objetos Ninguno

Condición de flujo: Si en P3 escogió ‘Ninguno’ el formulario llega a su FIN. P4 - Si en P3 el usuario selecciona ‘Balanceo, vibración de objetos’ se despliega P4_1  P4-1.- ¿Qué objetos se balancearon o vibraron? - (Selección múltiple) -

Objetos colgantes Porcelana, vasos Vibraron sillas y mesas Vibraron puertas y ventanas

- Si P3 es ‘Desplazamiento, caída de objetos’ se despliega P4_2 y P5  P4-2.- Efectos en objetos livianos - (Selección múltiple) - Entrechocan y repiquetean porcelana, vasos - Abren/Cierran puertas y ventanas - Caen objetos de paredes - Rompen vidrios de ventanas  P5.- Efectos en objetos pesados – (Selección múltiple) -

Ninguno; 37

-

Desplazamiento/volcamiento de sillas y mesas; Volcamiento de armarios; Caída de televisores; Se ven ondas en el suelo;

3.2.1.4

Efectos en las edificaciones

Las siguientes variables PAUX, P6, P7, P8 y P9 se han identificado para recopilar datos de los efectos de los sismos sobre las edificaciones, estas variables se describen a continuación.

PAUX.- ¿Observo daños en viviendas/edificaciones?: -

SI NO

Si responde NO el flujo llega a su fin. Si selecciona SI debe presentarse la sección EFECTO EN LAS EDIFICACIONES preguntas P6 y P9 P6.- ¿Cuál es el material de la estructura?

-

Adobe Mixta (ladrillo-madera, bloque-madera) Hormigón armado Acero

P7.- ¿Cuántos pisos tiene la edificación?

-

1 2-3 4-8 Más de 9

P8.- ¿En qué piso usted se encontraba? ……. (Campo para seleccionar un número)

P9.- ¿Qué tipo de daño pudo observar? – (Selección múltiple) -

Grietas finas en paredes ( del grosor de un cabello ) Grietas finas y alargadas Caída de enlucido Las grietas largas y extensas en la mayoría de paredes y muros Caída de paredes Colapso de pisos superiores Colapso de la planta baja o total de la edificación

38

3.2.2

Generación de matriz de condiciones para asignación de intensidades

Una vez finalizada la creación del banco de preguntas se realizó una nueva lectura de las condiciones establecidas para cada grado de intensidad, la tabla de vulnerabilidad, tabla de daño a infraestructura y tabla de definición de cantidad indicadas en la EMS-98. Utilizando el método sintético se identificó las condiciones que deben cumplirse para calificar la intensidad en un determinado punto como: III, IV, V, VI, VII, VIII, IX, X, XI y XII. Las condiciones para las intensidades I y II no son detalladas en las tablas 5, 6, 7 y 9 debido a que la intensidad I es inapreciable por el ser humano, mientras que para la intensidad II la probabilidad de que una persona lo sienta es menor 1% bajo condiciones óptimas (ESC et al., 2008).

3.2.2.1

Intensidad basada en los efectos sobre las personas

La variable I_PERSONAS se ha identificado para almacenar el resultado de la estimación de intensidad basada en los efectos sobre las personas. Las condiciones para la asignación de esta intensidad están definidas en base a las variables P1, CANTIDAD y P2, y se realiza en 2 iteraciones: 1. Se ejecuta un primer análisis de la cantidad de personas que sintieron el evento sísmico y considerando la definición de cantidad de la tabla 3 se realiza la asignación intensidad inicial de I_PERSONAS, como se muestra en la tabla 5.

Tabla 5.

Condiciones para asignación de intensidad inicial basada en los efectos sobre las personas P2

CANTIDAD

Dentro

POCOS, y

Fuera

NINGUNO

Dentro Fuera

POCOS MAYORIA , y

Fuera

POCOS

Fuera Dentro Fuera

III

MUCHOS, y

Dentro

Dentro

Intensidad inicial (I_PERSONAS)

IV

V

MAYORIA, y MUCHOS

VI

MAYORIA, y MAYORIA.

SATURADO

39

Para el caso en que todos los reportes fueran reportados desde FUERA de edificaciones, se cataloga el caso como NO PROCESABLE debido a que la EMS-98 no asigna grado de intensidad con esta evidencia.

2. En base a los resultados de la tabla 5, y las respuestas a la pregunta P1 ¿Cómo sintió el sismo?, se realiza un segundo análisis para la confirmación o ajuste de la intensidad inicial de I_PERSONAS como se muestra en la tabla 6.

Tabla 6.

Condiciones para ajuste de intensidad en base a los efectos sobre las personas P1

Condiciones iniciales (P2)

Intensidad fijada (I_PERSONAS)

Dentro POCOS y Fuera NINGUNO

AND

Mayor número de reportes indican ‘APENAS PERCIBIDO’ =>

Dentro POCOS y Fuera NINGUNO

AND

Mayor número de reportes indican diferente a ‘APENAS PERCIBIDO’ =>

Dentro MUCHOS o Fuera POCOS.

AND

Mayor número de reportes indican ‘PROVOCO SUSTO’ =>

IV

Dentro MUCHOS o Fuera POCOS.

AND

Mayor número de reportes indican ‘CORRIÓ AL EXTERIOR’ =>

V

Dentro MUCHOS o Fuera POCOS.

AND

Mayor número de reportes indican CORRIÓ AL EXTERIOR con PÁNICO GENERAL =>

Saturado

Mayor número de reportes indican PÁNICO GENERAL =>

Saturado

Dentro MUCHOS o Fuera POCOS

AND

Dentro MAYORIA o Fuera MAYORIA

3.2.2.2

NO DETERMINADA

CORRIÓ AL EXTERIOR (POCOS) =>

V

AND

CORRIÓ AL EXTERIOR (MUCHOS) con PANICO GENERAL (POCOS) =>

VI

AND

CORRIÓ AL EXTERIOR (MAYORIA) =>

Dentro MAYORIA Dentro MAYORIA o Fuera MUCHOS Dentro MAYORIA o Fuera MUCHOS

III

AND

PANICO GENERAL (MUCHOS O MAYORIA) =>

Saturado

Saturado

Intensidad basada en los efectos sobre los objetos

En la tabla 7 se especifica las condiciones para la asignación de intensidad basada en los efectos sobre los objetos. Esta intensidad está determinada en base a las variables P3, P4 que contiene P4-1 y P4-2, y P5, el resultado será almacenado en la variable I_OBJETOS.

40

Tabla 7.

Condiciones para asignación de intensidades basada en los efectos sobre los objetos

Intensidad (I_OBJETOS)

P4

P3

P4-1

III

Balanceo, vibración de objetos

IV

Balanceo, vibración de objetos

V

Desplazamiento, caída de objetos

VI

Desplazamiento, caída de objetos

VII

Desplazamiento, caída de objetos

VIII

Desplazamiento, caída de objetos

3.2.2.3

P5

P4-2

Objetos colgantes - Porcelana, vasos - Vibraron sillas y mesas - Vibraron puertas y ventanas - Entrechocan y repiquetean porcelana, vasos - Abren/Cierran puertas y ventanas - Caen objetos de paredes - Rompen vidrios de ventanas Desplazamiento / volcamiento de sillas y mesas Volcamiento de armarios - Caída de televisores - Se ven ondas en el suelo

Intensidad basada en los efectos sobre las edificaciones

Para estimar las intensidades sobre las edificaciones primero se debe determinar el grado de daño (ESC et al., 2008) según lo especificado en la tabla 8, esto se debe realizar para cada formulario reportado en base a las variables PAUX y P9, el resultado obtenido será almacenado en la variable G_DAÑO. Tabla 8.

Grado de daño según Escala Macrosísmica Europea EMS-98

Afectación reportada (P9) G_DAÑO Grietas finas en paredes ( del grosor de un cabello ) 1 Grietas finas y alargadas 2 Caída de enlucido 2 Grietas largas y extensas en la mayoría de paredes y muros 3 Caída de paredes 4 Colapso de pisos superiores 4 Colapso de la planta baja o total de la edificación.

5 Definido el grado de daño; en base a las variables P6 y G_DAÑO se determina la intensidad sobre las edificaciones según lo especificado en la tabla 9, el resultado será almacenado en la variable I_EDIFICACIONES.

41

Tabla 9.

Condiciones para asignaciรณn de intensidades basada en los efectos sobre las edificaciones

42

Vale acotar que la variable P8 se usa para depuración de los datos, mientras que la variable P7 se usa para controlar el ingreso de datos en la variable P8.

3.2.2.4

Intensidad final

La estimación de la intensidad final para una división política se realiza en base a las variables: I_PERSONAS, I_OBJETOS e I_EDIFICACIONES y se almacena en la variable I_FINAL. Debido a los valores que pueden tomar las variables antes mencionadas existen dos escenarios que se detallan a continuación: -

Escenario 1: Todos los valores difieren

Para el caso donde todos los valores de las intensidades estimadas sean diferentes, se seguirá la recomendación de la Comisión Sismológica Europea que indica “…lo mejor es tratar la intensidad como el valor menor” (ESC et al., 2008, p. 55), por lo tanto I_FINAL = MENOR de [I_PERSONAS, I_OBJETOS, I_EDIFICACIONES] -

Escenario 2: Al menos dos valores se repiten

Para los casos donde al menos dos valores se repiten se calcula la Moda (Mo) que corresponde al valor con mayor frecuencia absoluta.

I_FINAL = Mo ([I_PERSONAS, I_OBJETOS, I_EDIFICACIONES]) 3.2.3

Definición del proceso para la depuración, clasificación, procesamiento y generación de mapas de: intensidades y daño a infraestructura

Finalizada la especificación del formulario ¿Sintió el sismo? que es la herramienta de recolección de datos y la matriz de condiciones para la asignación de intensidades, se levanta el proceso para la depuración, clasificación, procesamiento y generación de mapas de: intensidades y daño a infraestructura, como se muestra en la figura 7.

43

Figura 7.

Proceso automático para ‘Generación del mapa de intensidades sísmicas y mapa de daño’

44

En este proceso denominado ‘Generación del mapa de intensidades sísmicas y mapa de daño’, se identifica los actores y las actividades que cada uno realiza para generar los dos entregables objetivo de este proyecto: a) mapas de intensidades sísmicas b) mapa de daño a infraestructura.

A continuación la descripción del proceso: a) Reportar efectos que provocó el evento sísmico mediante el formulario ¿Sintió el sismo?

Suscitado un evento sísmico, la comunidad dará inicio al proceso remitiendo a través del formulario en línea ¿Sintió el sismo? los efectos sentidos sobre las personas, los objetos y las edificaciones así como la geolocalización del sitio donde se encontraba en el momento de evento telúrico. El formulario para reportar los efectos estará disponible en redes sociales y página web de la institución encargada del monitoreo tectónico con el objetivo de abarcar la mayor cantidad de usuarios y receptar datos de la mayor cantidad de localidades.

b) Recolectar datos remitidos por la comunidad En tiempo real los datos remitidos desde las diferentes partes del país serán recibidos y almacenados en una base de datos temporal para iniciar su proceso de preparación antes de pasar a la clasificación basada en su división política: Provincia – Cantón.

c) Depurar reportes por consistencia individual Una vez finalizado el tiempo de recolección se da inicio a la etapa de preparación de datos. Como primer paso de esta etapa los datos almacenados en la tabla temporal ingresan a un proceso de verificación de la consistencia individual de cada uno de los reportes, mismo que permite separar las respuestas consistentes de las no consistentes.

La tabla 10 detalla las condiciones para depuración de reportes y marcas a registrar en la variable MARCA.

45

Tabla 10.

Depuración - Verificación de la consistencia individual de los reportes.

Condición para variables

MARCA

Motivo de descarte

P1.- ¿Cómo sintió el sismo? = ‘No sentí’

1

No sentido

P1.- ¿Cómo sintió el sismo? cualquiera diferente a ‘No sentí’, y P3.- ¿Qué observó? = ‘Ninguno’.

3

Inconsistente - Sentido sin efectos.

P1.- ¿Cómo sintió el sismo? = ‘Apenas percibido’ y PAUX.- ¿Observó daños en viviendas/edificaciones? = SI

4

Inconsistente – Leve con daños estructurales.

P1.- ¿Cómo sintió el sismo? = ‘Pánico general, pérdida de estabilidad’ y PAUX.¿Observó daños en viviendas/edificaciones? = NO

5

Inconsistente – Muy fuerte sin daños estructurales.

P5.- ¿Qué objetos pesados se desplazaron? escoge ‘Ninguno’ y al menos una opción más.

6

Inconsistente – Escogió NINGUNO y otras opciones más.

Reporte remitido desde fuera del Ecuador

7

No está dentro de la zona de estudio

Los reportes que presentan consistencia individual serán marcados con cero (0) y se denominarán de aquí en adelante como ‘Reporte consistente’. Para determinar los reportes consistentes que deben ser usados en la asignación de intensidades se analiza el piso desde dónde fueron enviados los mismos, como se muestra en la tabla 11.

Tabla 11.

Depuración – Marca para reportes remitidos por observadores ubicados por encima del quinto piso.

Condición para variables

MARCA

Descripción

P8.- ¿En qué piso usted se encontraba?

Ingresaron valor mayor a 5

2

Piso mayor que 5. Dato no confiable para intensidad EMS-98 (ESC et al., 2008).

El resultado de este análisis será una subdivisión de los reportes consistentes, como se detalla a continuación: -

MARCA cero (0): Reportes consistentes remitidos desde pisos menores o igual al quinto.

-

MARCA dos (2): Reportes consistentes remitidos desde pisos mayores al quinto.

Finalmente los reportes que serán utilizados para la estimación del grado de daño en edificación y estimación de intensidades son: -

Para la estimación de grado de daño se considera los reportes marcados con cero (0) o dos (2), mientras que

46

-

Para la estimación rápida de intensidades se considera solo los reportes marcados con cero (0).

d) Clasificar reportes por división política Continuando con la preparación de datos se realiza la clasificación de los reportes según la división política: Provincia – Cantón. Para esto se realiza el procesamiento de intersección de datos entre las coordenadas de localización remitidas por los usuarios en cada uno de los reportes y la capa de polígonos de las divisiones políticas del Ecuador.

El resultado de este procesamiento se almacena en la variable DP_CANTON.

e) Asignar grado de daño La asignación del grado de daño implica categorizar el daño a la infraestructura provocado por el evento sísmico en base a los datos remitidos por la comunidad. Para esto los datos de la variable P9 de cada reporte con MARCA cero (0) o dos (2) es comparado con la tabla 8. El resultado final se almacena en la variable G_DAÑO.

f) Evaluar evento y calcular muestra Debido a que un evento sísmico ampliamente sentido puede provocar daños estructurales que limiten a las personas entregar información mediante el formulario ¿Sintió el sismo?

(Wald et al., 2011), se especifica las condiciones de un evento ampliamente sentido y cómo se realizará la estimación de intensidades para la zona del epicentro, zonas aledañas y el resto del territorio ecuatoriano.

Un evento sísmico es considerado ampliamente sentido por la comunidad si cumple las siguientes condiciones: -

Magnitud mayor a 6.9 con profundidad menor a 150 kilómetros (EPN, 2017), o

-

Magnitud mayor o igual a 5.6 (Agencia EFE y El Comercio, 2016) y menor o igual a 6.9 con profundidad menor a 30 kilómetros (EPN, 2017).

Este

resultado

de

esta

evaluación

se

almacenará

en

la

variable

EV_AMPLIAMENTE_SENTIDO. Si el evento sísmico es ampliamente sentido la estimación de intensidades para la provincia del epicentro y colindantes se realizará considerando como muestra poblacional al total de reportes consistentes:

47

MUESTRA = total de reportes consistentes (MARCA 0 y 2) del cantón

Para las demás provincias que no son colindantes a la provincia del epicentro se calcula la muestra poblacional en base a la fórmula especificada en la figura 2 y los valores de las variables señaladas en la tabla 12.

Tabla 12.

Variables N K E

Variables para calcular la muestra

Observaciones Valor Población Censo de población y vivienda Ecuador 2010 (INEC, 2010) por cantón Nivel de confianza al 75% 1.15 Error muestral del 5% 0.05

P

0.5

q

0.5

Para los casos en los cuales el evento NO es ampliamente sentido la asignación de intensidades se realiza usando la muestra poblacional para todos los cantones del país.

g) Asignar la intensidad basado en los efectos sobre las personas, los objetos y las edificaciones La asignación de intensidades se realiza de manera individual para los cantones que tengan al menos cinco (5) reportes con MARCA cero (0) o dos (2) (Mazet-Roux et al., 2010). El proceso para la asignación de intensidades para cada cantón se detalla a continuación: -

Intensidad basada en los efectos sobre las personas Para la estimación de esta intensidad se obtienen los reportes con MARCA cero (0).

Usando las condiciones de la sección 3.2.2.1 y considerando el valor de la variable EV_AMPLIAMENTE_SENTIDO, se asigna la intensidad para cada cantón. El resultado se almacena en la variable I_PERSONAS.

-

Intensidad basada en los efectos sobre los objetos Para la estimación de esta intensidad se obtienen los reportes con MARCA cero (0).

Para cada uno de estos reportes se aplica las condiciones de la sección 3.2.2.2 y se determina la evidencia de intensidades [3, 4, 5, 6, 7, 8] existentes, vale recalcar que un reporte puede presentar evidencia de más de un grado de intensidad. A

48

continuación, se contabiliza el ‘Número de Reportes Por cada Grado de Intensidad NRPGI’ [3, 4, 5, 6, 7, 8] y el resultado se almacena en la variable NRPGI. Con el propósito de descartar las “Observaciones extrema ocasionales, porque esto podría llevar a una sobreestimación de la intensidad” (ESC et al., 2008, p. 27), se selecciona los grados de intensidad que cumplan con la condición: NRPGI mayor o igual al 20% de los reportes consistentes (MARCA 0) del cantón. Finalmente se obtiene el grado de intensidad más alto de aquellos que cumplieron la condición anterior y el resultado se almacena en la variable I_OBJETOS.

-

Intensidad basada en los efectos sobre las edificaciones Para la estimación de esta intensidad se cuantifica el total de los reportes con MARCA cero (0), se agrupa los reportes por tipo de infraestructura y grado de daño, y se verifica si cumple la condición: # reportes con MARCA cero (0) por tipo de infraestructura (P6) y grado de daño (G_DAÑO) X es >= 5% de los reportes con MARCA cero (0) del cantón

Esta condición se establece con el propósito de descartar las “Observaciones extrema ocasionales, porque esto podría llevar a una sobreestimación de la intensidad” (ESC et al., 2008, p. 27).

Para aquellos grupos que cumplan la condición se almacena valor uno (1) en la variable G_VALIDADO caso contrario el valor es cero (0). De este resultado se obtienen los reportes con MARCA cero (0) que tengan G_VALIDADO igual a uno (1). Finalmente se aplica las condiciones de la sección 3.2.2.3 considerando el valor de la variable EV_AMPLIAMENTE_SENTIDO y se asigna la intensidad para el cantón. El resultado se almacena en la variable I_EDIFICACIONES. h) Asignar intensidad final Para cada cantón se aplica las definiciones de la sección 3.2.2.4 y el resultado se almacena en la variable I_FINAL i) Generar mapa de daño El mapa de daño a infraestructura es un mapa de puntos que se construye a partir de las variables: grado de daño asignado (G_DAÑO) y localización (GEOLOCALIZACION)

49

de los reportes con la variable G_VALIDADO igual a uno (1). En la figura 8, se detalla la simbología de la escala de colores para el G_DAÑO:

Figura 8.

Escala de colores para el grado de daño

j) Generar mapa de puntos de intensidades Para la generación del mapa de puntos de intensidades se selecciona el valor de la variable I_FINAL y el centroide del polígono que representa a cada uno de los cantones, finalmente se reúne los dos resultados y grafica dentro de un mapa de puntos. En la figura 9, se muestra la “Paleta de colores para la escala de intensidad” (USGS, 2014, sec. 2.6.1) para la intensidad final:

Figura 9.

Escala de colores para el grado de intensidad final

k) Generar mapa interpolado de intensidades Para la interpolación de los puntos de intensidades por cantón se selecciona el valor de la variable I_FINAL y se aplica el método geoestadístico Kriging (Singaucho Armas, 2009).

3.2.4

Automatización del proceso

Una vez definido el proceso para la depuración, clasificación, procesamiento, generación de los mapas de daño e intensidades, se realiza la automatización del mismo. Este trabajo se lo ejecutó en tres partes: -

Implementación del formulario en línea descrito en la sección 3.2.1 denominado ¿Sintió el sismo?, para esto se utilizó la herramienta gratuita Zoho Forms (Zoho Corporation

50

Pvt. Ltd., 2018) debido a que sus formularios son totalmente adaptados a las pantallas de dispositivos

móviles,

se

contrató

un

alojamiento

web

y

dominio

(www.sismosecuador.ec). Los datos registrados por parte de la comunidad mediante el formulario ¿Sintió el sismo? se guardó en un servicio gratuito de almacenamiento de datos en el internet.

-

Implementación del proceso de depuración, clasificación y procesamiento de datos, para esto se utilizó el framework Geoprocessing que proporciona herramientas para realizar tareas SIG enmarcadas en el análisis o administración de datos geográficos y datos relacionales, así como automatización de tareas SIG.

-

Generación de mapa de daño e intensidades, para esto se utilizó los conceptos de cartografía (Instituto Geográfico Nacional y Universidad Politécnica de Madrid, 2010) y herramientas de geoprocesamiento.

Finalmente para el almacenamiento definitivo de los datos recolectados, los resultados obtenidos de los procesamientos y los datos espaciales correspondientes a las divisiones políticas del Ecuador (IGM, 2015) se empleó un sistema de gestión de bases de datos relacional y geográfico. Los datos geográficos resultantes del geoprocesamiento y mapas de daño e intensidades se los almacená dentro de una geodatabase.

3.2.5

Recopilación de tiempos de publicación de informes de intensidad sísmica basados en datos de la comunidad por parte de la entidad responsable del monitoreo sísmico en el Ecuador

Para la recolección de esta información se ha consultado en la página web del IGEPN (www.igepn.edu.ec) y obtenido los tiempos que tardó dicha institución en realizar la primera publicación del mapa de intensidades o estimación de intensidades basado en datos de la comunidad para los últimos 3 años, datos listados en la tabla 13.

51

Tabla 13.

Sismo de Guayllabamba (IGEPN, 2014c) Sismo Manta (IGEPN, 2015b) Sismo de Esmeraldas (IGEPN, 2016d) Sismo Quito (IGEPN, 2016b) Sismo Pedernales (IGEPN, 2016a) Sismo al Sur-Oeste Esmeraldas (IGEPN, 2017d) Sismo al Suroccidente de Guayaquil (IGEPN, 2017e) Sismo al Noroccidente de Guayaquil (IGEPN, 2017b) Sismo al Norte de Bahía de Caráquez (IGEPN, 2017c) Sismo en el Sector de Puembo (IGEPN, 2018b)

Tiempos que el IGEPN tardó en publicar en su página web el mapa de intensidades

Datos del evento sísmico Tiempo de publicación del mapa de intensidades en página web Fecha del Número de Valores Horas Profundidad Mapa de Fecha y hora evento (Hora Magnitud reportes de transcurrida (km) intensidades de publicación Local) recolectados intensidad s (𝑡Publicación) 2014-08-12 13 de agosto 5.1 7.7 475 SI NO 21 14h57 12h00 2015-08-19 19 de agosto, 4.3 25.6 --SI NO --02h50 no hay hora 2016-01-01 11 de enero, 5.3 6 265 SI SI --12h15 no hay hora 2016-03-15 15 de marzo, 4.1 7.1 1000 SI NO --08h02 no hay hora 2016-04-16 17 de abril 7.8 20 4068 SI SI 14 18h57 9:00 2017-01-31 31 de enero, 5.4 9.5 172 SI NO ---09h22 no hay hora 2017-11-17 17 Noviembre 5.2 47.1 1129 SI NO 4 08h40 2017 12:50 2017-11-27 28 Noviembre 5.0 65.1 840 SI NO 15 21:04 2017 12:07 2017-12-03 03 Diciembre 6.0 22.5 1168 SI NO 3 06:19 2017 09:20 2018-01-01 01 Enero 2018 3.8 7.2 742 SI NO 2,5 09h24 11:02

52

3.2.6

Ejecución del proceso automatizado para medición de tiempos de procesamiento.

En esta parte de la investigación se libera para el público en general el formulario ¿Sintió el sismo? durante dos meses con el propósito de recolectar información sobre los efectos que provoco el terremoto del 16 de abril del 2016 de Pedernales-Ecuador, Mw = 7.8. (Caso de estudio). Los canales de difusión utilizada para la divulgación del reporte ¿Sintió el sismo? son: Telegram, FanPage de Facebook, correo masivo y página web.

Para la medición de los tiempos de procesamiento de datos y generación de mapas que le toma al proceso automático, en base a la tabla 13 se considera seis escenarios de pruebas con la misma cantidad de reportes que procesó el IGEPN en eventos de los últimos tres años.

Tabla 14.

Tabla de tiempos para escenarios de pruebas del proceso automatizado

Tiempo Tiempos Número de Mapa Mapa de Mapa procesamiento Escenario reportes de puntos interpolado Indirectos total Procesamiento recolectados daño intensidades intensidades (*) 1

475

SI

SI

SI

0 min 46 s

2 min

2 min 46 s

2

4068

SI

SI

SI

1 min 22 s

2 min

3 min 22 s

3

1129

SI

SI

SI

0 min 52 s

2 min

2 min 52 s

4

840

SI

SI

SI

0 min 48 s

2 min

2 min 48 s

5

1168

SI

SI

SI

0 min 55 s

2 min

2 min 55 s

6

742

SI

SI

SI

0 min 50 s

2 min

2 min 50 s

* Tiempo que conlleva la descarga del archivo de medio de almacenamiento

3.2.7

Comparación de tiempos: proceso manual versus proceso automático.

En base a las tablas 13 y 14 se calcula los tiempos promedios del proceso manual y proceso automático respectivamente para posterior realizar la comparación y estimación del porcentaje de mejora. Para ver los resultados remitirse al capítulo cuatro.

53

CAPÍTULO IV 4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 4.1

RESULTADOS

El presente proyecto busca ser pionero en la región generando un modelo que apoye a las entidades encargadas del monitoreo técnico en la generación automática de mapas de intensidades y mapas de daño basado en datos de la comunidad.

En este capítulo se presenta los resultados obtenidos en el proceso de investigación para la automatización de la EMS-98, caso de estudio terremoto del 16 de abril del 2016 de Pedernales-Ecuador, Mw = 7.8.

4.1.1

Proceso de recolección, depuración y clasificación de reportes

Dentro de la recolección de datos con el formulario ¿Sintió el Sismo? se obtuvo trecientos sesenta y ocho reportes, los cuales tras el proceso de depuración trecientos cincuenta y seis reportes fueron catalogados como consistentes [Marca 0 y 2], como se muestra en la figura 10.

Figura 10.

Resultado del proceso de depuración de reportes.

Tras el proceso de clasificación para cada uno de los reportes se registró la división política correspondiente. En la figura 11 se detalla la distribución de los trecientos cincuenta y tres reportes consistentes que fueron remitidos de pisos inferiores a sexto [Marca 0] que serán usados para la estimación rápida de intensidades:

54

Figura 11.

Resultado del proceso de clasificaciรณn de reportes [Marca 0].

55

4.1.2

Formulario ¿Sintió el Sismo?, para recolección de datos

En esta sección se describe las características del formulario ¿Sintió el sismo? resultado de esta investigación, los resultados obtenidos de la recolección de datos y el análisis de sus variables. Como primera parte se describe las características del formulario: a. Incluye catálogo de eventos sísmicos ordenados en forma cronológica y resaltada en colores para una fácil identificación de la magnitud y profundidad de cada evento sísmico. b. Incluye geolocalización del usuario c. Incluye preguntas y respuestas basadas en las métricas establecidas por la EMS-98 para evaluar cada grado de intensidad, minimizando así la subjetividad de las respuestas remitidas por la comunidad (ESC et al., 2008).

En la figura 12, se detalla un primer análisis de la distribución de los reportes remitidos por la comunidad para el terremoto de Mw = 7.8 del 16 de abril del 2016 en Pedernales-Ecuador.

Figura 12.

4.1.2.1

Distribución de los reportes [Marca 0] por región del Ecuador.

Efectos en las personas: variables P1 y P2

Para evaluar los efectos en las personas es necesario analizar las respuestas obtenidas en las variables P1 y P2. En las figuras 13, 14 y 15 se muestran los resultados obtenidos del análisis por región Costa, Sierra y Oriente respectivamente.

56

Figura 13.

Efectos sobre las personas región Costa

La figura 13 muestra que en la región Costa, para las personas que estuvieron dentro de edificaciones la forma de reacción que predomino fue ‘Corrió hacia el exterior’ con el 20.40%, seguido de ‘Provocó susto’ con el 9.07% y ‘Pánico general, pérdida de estabilidad’ con el 6.23%. Adicional, el gráfico muestra que existió un porcentaje considerable de personas que estuvieron en el exterior de las edificaciones y que sintieron el evento, del cual el 6.24% dijo que ‘Corrió hacia el exterior’ o ‘Provocó susto’.

Figura 14.

Efectos sobre las personas región Sierra

57

La figura 14 muestra que en la región Sierra, para las personas que estuvieron dentro de edificaciones predomina la forma de reacción ‘Provocó susto’ con el 19.55% seguido de ‘Corrió hacia el exterior’ con el 13.03%. Para el grupo de personas que estuvo fuera de edificaciones la forma de reacción que predomino fue ‘Provocó susto’ con el 1.98%.

Figura 15.

Efectos sobre las personas región Oriente

La figura 15 muestra que en la región Oriente, para las personas que estuvieron dentro de edificaciones la forma de reacción que predomino fue ‘Provocó susto’ con el 4.82% seguido de ‘Apenas percibido’ con el 2.27%.

4.1.2.2

Efectos en los objetos: variables P3, P4 y P5

Para evaluar los efectos en los objetos es necesario analizar las respuestas obtenidas en las variables P3, P4 (P4-1 y P4-2) y P5.

58

Figura 16.

Efectos de balanceo y vibración de objetos a nivel nacional

En la figura 16 se muestra el resultado de los efectos de ‘Balanceo, vibración de objetos’ [Variables P3 y P4-1] observadas a nivel nacional, además se observa que en la región Costa los efectos observados fueron: ‘Objetos colgantes’, ‘Porcelana, vasos’, ‘Vibraron sillas y mesas’ y ‘Vibraron puertas y ventanas’, en la región Sierra los efectos observados fueron los antes mencionados excepto ‘Vibraron puertas y ventanas’, mientras que en la región Oriente se observó únicamente los efectos: ‘Objetos colgantes’ y ‘Porcelana, vasos’.

Figura 17.

Efectos de desplazamiento, caída de objetos a nivel nacional

En la figura 17 se muestra el resultado de los efectos de ‘Desplazamiento, caída de objetos’ [Variables P3, P4-2 y P5] observado a nivel nacional, además se observa que la mayor presencia de desplazamiento tanto en objetos livianos como de pesados está en la región

59

Costa, seguido de la región Sierra, mientras que en la región Oriente existe ausencia de estos efectos.

4.1.2.3

Efectos en las edificaciones: variables P6 y P9

Para evaluar los efectos en las edificaciones es necesario analizar las respuestas obtenidas en las variables P6 y P9 distribuidos por región. En las figuras 18 y 19 se muestran que la afectación a edificaciones en la región Costa es mayor que la reportada en la región Sierra, mientras que en la región Oriente existe ausencia de reportes de daños estructurales.

Figura 18.

Efectos en las edificaciones región Costa

Figura 19.

Efectos en las edificaciones región Sierra

60

4.1.3

Estimación de intensidades según Escala Macrosísmica Europea EMS98

En la tabla 15 se presenta las intensidades estimadas por el proceso automático para cada uno de los cantones desde los cuales la comunidad reportó los efectos provocados por el terremoto de Pedernales del 16 de abril del 2016 de Mw = 7.8, y los datos preliminares publicados en el informe número doce del 17 de abril del 2016 a las 09h00TL (IGEPN, 2016a) por la institución encargada del monitoreo sísmico.

Tabla 15.

Intensidades sísmicas estimadas por el proceso automático versus el proceso manual terremoto de Pedernales 2016 de Mw = 7.8

Estimación del proceso manual

Estimación del proceso automático

Provincia

Cantón

Intensidad final Intensidad Intensidad Intensidad Intensidad EMS-98, IGEPN efectos en efectos en efectos en final (IGEPN, 2016a) personas objetos edificación EMS-98

NAPO

TENA

4

3

3

3

SUCUMBIOS

LAGO AGRIO

3

4

3

3

ORELLANA

ORELLANA

4

3

3

3

AZUAY

CUENCA

4

4

[4-5]

AZUAY

GUALACEO

4

4

[4-5]

BOLIVAR

GUARANDA

4

4

[4-5]

BOLIVAR

CHILLANES

4

4

CAÑAR

CAÑAR

4

5

4

[4-5] [4-5]

CAÑAR

LA TRONCAL

5

6

4

[4-5]

CARCHI

TULCAN

4

4

[4-5]

COTOPAXI

LATACUNGA

4

4

[4-5]

COTOPAXI

SALCEDO

4

4

[4-5]

4

4

[4-5]

4

4

-

4

4

[4-5]

4

4

[4-5]

4

4

CHIMBORAZO RIOBAMBA EL ORO SANTA ROSA IMBABURA

IBARRA

4

IMBABURA

OTAVALO

LOJA MORONA SANTIAGO PICHINCHA

LOJA

4

4

4

[4-5]

MORONA

4

4

4

3

QUITO

4

4

4

[4-5]

PICHINCHA

RUMIÐAHUI

4

4

[4-5]

TUNGURAHUA AMBATO SANTIAGO TUNGURAHUA DE PILLARO

4

4

[4-5]

4

4

[4-5]

6

61

Estimación del proceso manual

Estimación del proceso automático

Provincia ZAMORA CHINCHIPE EL ORO

Cantón

Intensidad final Intensidad Intensidad Intensidad Intensidad EMS-98, IGEPN efectos en efectos en efectos en final (IGEPN, 2016a) personas objetos edificación EMS-98

ZAMORA

4 5 5

GUAYAS

MACHALA SAN LORENZO EL TRIUNFO

GUAYAS

PLAYAS

IMBABURA

COTACACHI

LOS RIOS

BABAHOYO

ESMERALDAS

QUEVEDO SANTA SANTA ELENA ELENA ESMERALDAS ESMERALDAS GUAYAS GUAYAQUIL

4

3

5

-

5

5

6

5

5

5

6

5

5

5

6

5

5

[4-5]

5

5

-

5

6

5

6

5

-

6

5

5

5

-

S

6

7

6

7

S

6

6

6

6

6

6

6

6

6

[4-5]

6

6

LOS RIOS

GUAYAS

BALZAR

S

6

GUAYAS

DAULE PUERTO QUITO

S

6

6 7

5

6

6

SANTO DOMINGO

6

6

QUININDE

S

7

7

7

6

ESMERALDAS

ATACAMES

S

7

8

7

6

MANABI

EL CARMEN

S

7

7

7

6

MANABI

JIPIJAPA

S

7

7

7

6

MANABI

MANTA

S

7

7

7

6

ESMERALDAS

MUISNE

S

8

9

8

6

MANABI

PORTOVIEJO

S

8

9

8

7

MANABI

CHONE

S

8

8

8

6

MANABI

SUCRE

S

8

8

8

6

MANABI

SAN VICENTE

S

8

8

8

6

MANABI

PEDERNALES

S

9

10

9

8

COTOPAXI

LA MANA

TF

[4-5]

PICHINCHA SANTO DOMINGO DE LOS TSACHILAS ESMERALDAS

S: Saturado TF: Todos Fuera Vacío: No cumple con condiciones para asignación de intensidades según EMS-98

62

4.1.4

Comparación de tiempos: proceso manual versus proceso automático

A continuación se describe los cálculos y resultados obtenidos: -

Tiempo promedio que conlleva el proceso manual

Aplicando el método cuantitativo se realiza el cálculo estadístico de la media aritmética para los datos de la tabla 13 y se obtiene el tiempo promedio que demoró la institución responsable del monitoreo sísmico de Ecuador en publicar los informes de intensidad sísmica para los eventos en los últimos tres años.

t̅Publicación = ∑ tPublicación / Total de eventos que tienen tiempo definido t̅Publicación = (21 + 14 + 4 + 15 + 3 + 2,5) horas / 6 t̅Publicación = 9.91 horas t̅Publicación = 9 horas 55 minutos -

Cálculo del tiempo promedio que conlleva el proceso automático

Con los datos de la tabla 14 se realiza el cálculo del tiempo promedio que conlleva el proceso automático en obtener los resultados.

t̅Procesamiento = ∑ tProcesamiento Total / Total de escenarios t̅Procesamiento = (166 + 202 + 172 + 168 + 175 + 170) segundos / 6 t̅Procesamiento = 175.5 segundos t̅Procesamiento = 00 horas 02 minutos 55 segundos Considerando que:

t̅Publicación = t̅Recolección Datos + t̅Procesamiento Y debido a que no se tienen datos públicos de los reportes que remitió la comunidad a la entidad encargada del monitoreo sísmico los días que sucedieron los eventos telúricos, ni los

63

tiempos de recolección que tomó esta entidad para la estimación rápida de intensidades, se analiza los tiempos de recolección realizado por United States Geological Survey (USGS) para eventos similares. A continuación, en la tabla 16 se presenta los gráficos de las curvas de respuestas en función del tiempo de recolección tomados por la USGS y las líneas de tendencia de estabilización de recolección de datos para el evento sísmico de Pedernales del 16 de abril del 2016 y otros suscitados en el Ecuador.

Tabla 16.

Tiempos de recolección de reportes DYFI de la USGS para eventos del Ecuador

Evento

Curvas de respuestas en función del tiempo

Tiempo de muestra

La línea de tendencia logarítmica tiende a estabilizarse cuando : - R2 = 0.9717 - t = 01:25:12 - Reportes = 154

M 7.8 - 27km SSE de Muisne, Ecuador 2016-04-16 23:58:36 UTC

(USGS, 2018, sec. Responses vs. Time)

La línea de tendencia logarítmica tiende a estabilizarse cuando : - R2 = 0.8612 - t = 00:59:40 - Reportes = 91

M 6.3 - 33km NW de Rosa Zarate, Ecuador 2016-07-11 02:11:04 UTC

(USGS, 2016a, sec. Responses vs. Time)

La línea de tendencia logarítmica tiende a estabilizarse cuando : - R2 = 0.9909 - t = 01:36:47 - Reportes = 38

M 6.0 - 35km NNW de Bahía de Caráquez, Ecuador 2017-06-30 22:29:45 UTC

(USGS, 2017b, sec. Responses vs. Time)

64

Evento

Curvas de respuestas en función del tiempo

Tiempo de muestra

La línea de tendencia logarítmica tiende a estabilizarse cuando : - R2 = 0.9455 - t = 01:11:26 - Reportes = 36

M 5.0 - 13km NNE de Santa Lucía, Ecuador 2017-11-28 02:04:26 UTC

(USGS, 2017a, sec. Responses vs. Time)

En base a los datos de la tabla 16 se puede definir que el tiempo de recolección de datos mínimo recomendada para la estimación de intensidades basadas en datos de la comunidad es una hora.

Se genera escenarios para determinar el tiempo de publicación (tPublicación = tRecolección Datos +

t̅Procesamiento) del proceso automático iniciando con el tiempo mínimo de recolección estimado.

Tabla 17.

Tabla de tiempos para escenarios de publicación por el proceso automático

Escenario

tRecolección

t̅Procesamiento

tPublicación

Datos

-

1

1h

2 min 55 s

1 h 2 min 55 s

2

2h

2 min 55 s

2 h 2 min 55 s

3

3h

2 min 55 s

3 h 2 min 55 s

4

4h

2 min 55 s

4 h 2 min 55 s

Comparación de los tiempos y cálculo del porcentaje de mejora

Se realiza el análisis comparativo de los tiempos de la tabla 17 versus el tiempo promedio de publicación del proceso manual y se determina el porcentaje de mejora para cada uno de los escenarios como se muestra en la tabla 18.

65

Tabla 18.

Tabla de análisis comparativo de los tiempos de publicación

Tiempo proceso automático respecto a tiempo IGEPN

Mejora (%)

1 h 2 min 55 s

1/9

89.43

9 h 55 min

2 h 2 min 55 s

1/5

79.34

3h

9 h 55 min

3 h 2 min 55 s

1/3

69.26

4h

9 h 55 min

4 h 2 min 55 s

2/5

59.17

tRecolección

t̅Publicación

tPublicación proceso

Datos

IGEPN

automático

1

1h

9 h 55 min

2

2h

3 4

Escenario

4.1.5

Tráfico de usuarios por canales electrónicos

Para la recolección de datos fue necesario difundir el formulario ¿Sintió el sismo? resultado de esta investigación por diferentes canales. Se detalla a continuación las estadísticas de tráfico de usuarios: -

En la figura 20 se muestra las estadísticas del tráfico de usuarios del canal público de Telegram https://t.me/SismosEcuador

Figura 20.

Estadística hacia el canal de Telegram ‘Sismos Ecuador’

66

-

En la figura 21 se muestra las estadísticas del tráfico de usuarios de la FanPage https://www.facebook.com/SismosECU/

Figura 21.

-

Estadística desde la FanPage ‘Sismos Ecuador’

En la figura 22 se muestra las estadísticas del tráfico de usuarios a través de envío de correo masivo

Figura 22.

Estadística vía correo masivo

67

-

Mediante la página web https://www.sismosecuador.ec se obtuvo un tráfico de dos mil cuarenta y cuatro usuarios 4.1.6

Mapa de daño basado en datos de la comunidad

En la figura 23 se muestra el mapa de afectación a infraestructura generado en base a la información remitida por la comunidad vía el reporte ¿Sintió el sismo?

68

Figura 23.

Mapa de daĂąo del terremoto de Pedernales generado por el sistema SMID

69

En la tabla 19 se detalla los grados de daño estimados por el proceso automático en base a los datos remitidos por la comunidad para los cantones desde donde se recibió reportes, adicional se referencian estudios que confirman el daño de grado cuatro y cinco.

Tabla 19.

Cantón

Grado de daño por cantón, estimado por el proceso automático

Grado de daño

Evidencia de daño (Anexo A)

Construcciones destruidas y afectadas en Muisne (Dávila, Cuesta, Villagómez, León, y Fierro, 2016, p. 84) MUISNE

PEDERNALES

{3,4,5}

{2,3,4,5}

Los habitantes de Muisne evacúan la isla (Espinosa, 2016) Construcciones destruidas y afectadas en Pedernales (Dávila et al., 2016, p. 92) Antes y después del hotel Mr. John (Moreira, 2016) Construcciones destruidas y afectadas en Manta (Dávila et al., 2016, p. 68)

MANTA

{2,3,4}

SUCRE

{2,3,4}

CHONE

{2,4}

PORTOVIEJO

{2,4}

SAN VICENTE ATACAMES SANTO DOMINGO GUAYAQUIL LATACUNGA MACHALA PLAYAS QUININDE TENA EL CARMEN ESMERALDAS JIPIJAPA RUMIÐAHUI QUEVEDO DAULE LA TRONCAL BABAHOYO

{3} {2,3}

Daños estructurales cantón Manta (EERI et al., 2016, p.

48) Construcciones destruidas y afectadas en Bahía de Caráquez – Cantón Sucre (Dávila et al., 2016, p. 26) Daños estructurales cantón Chone (EERI et al., 2016, p.

37) Daños estructurales cantón Portoviejo (EERI et al., 2016, p. 34)

{2,3} {2} {2} {2} {2} {2} {2} {2} {2} {1,2} {1,2} {1,2} {1,2} {1,2} {1,2}

70

Cantón QUITO PUERTO QUITO CUENCA IBARRA BALZAR SANTA ELENA CAÑAR SALCEDO

Grado de daño

Evidencia de daño (Anexo A)

{1,2} {1,2} {1,2} {1} {1} {1} {1} {1}

71

4.1.7

Mapa de intensidades basado en datos de la comunidad

Mapa de puntos de intensidades: En la figura 24 mapa generado por el proceso automático se representa la distribución espacial de las intensidades que alcanzó el movimiento telúrico del terremoto de Pedernales en cada uno de los cantones del territorio ecuatoriano desde donde se registraron reportes de la comunidad, mismos que están descritos en la tabla 15.

Figura 24.

Mapa de puntos de intensidades del terremoto de Pedernales generado por el sistema SMID

72

Mapa interpolado de intensidades- En la figura 25 se muestra el resultado de la interpolación del mapa de puntos de intensidades de la figura 24 generado por el proceso automático y que muestra la variación de la intensidad sísmica que generó el terremoto de Pedernales.

Figura 25.

Mapa interpolado de intensidades del terremoto de Pedernales generado por el sistema SMID

73

4.2

ANÁLISIS DE RESULTADOS

En la presente sección se expone la interpretación e importancia de los hallazgos obtenidos en la investigación.

4.2.1

Proceso de recolección, depuración y clasificación de reportes

En esta sección se busca determinar los cantones que remitieron el mayor número de reportes sobre los efectos que provocó el evento sísmico del 16 de abril del 2016, independiente de la escala de estimación de intensidades, por lo que se analizará los resultados de esta investigación respecto a la información pública “DYFI RESPONSES” de la USGS (2016b).

Del análisis realizado se observa que los cantones que remitieron el mayor número de reportes para esta investigación coinciden con las ciudades de las cuales la USGS recibió el mayor número de reportes a través del formulario DIFY (USGS, 2009), mismos que son: Quito, Guayaquil, y Cuenca. Se considera que estos resultados se dan debido a que estas ciudades son las más pobladas del Ecuador.

En el segundo grupo de cantones con mayor número de reportes están: Ambato, Atacames, Babahoyo, Cañar, Esmeraldas, Ibarra, Loja, Manta, Otavalo, Pedernales, Riobamba, Rumiñahui, Salcedo, Santo Domingo y Santa Elena. En este caso, se nota que el número de cantones así como el listado de la USGS difieren, se considera que es debido a que ciudades como: Atacames, Esmeraldas, Manta, Pedernales, Babahoyo y Santa Elena, sufrieron daños en la infraestructura de distribución del sistema eléctrico y telecomunicaciones (SGR, 2016a) que no permitieron a su población reportar los efectos catastróficos la noche del 16 de abril de 2016.

El estudio “USGS ‘Did You Feel It?’ Internet-based macroseismic intensity maps” realizado por Wald et al. (2011) y los resultados obtenidos en la presente investigación muestran que la recolección de datos en línea durante eventos catastróficos será limitada en las zonas del epicentro debido a dos factores: -

Daños

en

la

infraestructura

de

distribución

del

sistema

eléctrico

y

telecomunicaciones.

-

Remitir información a las entidades de monitoreo de los efectos sentidos deja de ser prioritario para el ciudadano.

74

Por lo cual el número de reportes remitidos desde el epicentro y zonas aledañas serán menores a los esperados, así como la distribución espacial de los mismos. Estos factores afectan directamente en la robustez de los resultados de estimación de intensidad para dichas zonas.

4.2.2

Comparación de formularios para recolección de datos

El formulario ¿Sintió el sismo? que forma parte del “Sistema de estimación rápida de intensidades basado en datos de la comunidad - SMID” (Formulario ‘S’) es una herramienta de recolección de datos vía web que permite a la comunidad informar de los efectos que provocó un evento sísmico. A continuación, se realiza la comparación de este formulario versus el formulario del IGEPN (2014b) (Formulario ‘I’ ver anexo B) institución encargada del monitoreo sísmico en el Ecuador: a. Catálogo de eventos: El formulario ‘I’ cuenta con un catálogo de eventos sísmicos desacoplado del formulario por lo que obliga al usuario acceder al portal de la institución para copiar el código del evento y poder continuar con el proceso de reporte de los efectos sentidos; mientras que el formulario ‘S’ incluye el catálogo de eventos publicados por la institución responsable del monitoreo en el Ecuador, ordenados en forma cronológica y resaltada en colores para una fácil identificación del evento a reportar, evitando pérdida de tiempo y el descarte de formularios por código de evento inexistente. b. Geolocalización del usuario: El formulario ‘I’ cuenta con el registro manual de la dirección (ubicación del usuario – texto abierto) a diferencia del formulario ‘S’ que incluye geolocalización del usuario, minimizando así la subjetividad de las direcciones remitidas. Al contar con las coordenadas de la ubicación del usuario, el reporte no será eliminado por ambigüedad en la dirección, apoyando al incremento de reportes confiables. A mayor número de reportes menor será el sesgo de error en asignación de intensidades (Wald et al., 2011). c. Preguntas y respuestas basadas en las métricas establecidas por la EMS-98: Se ha identificado que: -

El formulario ‘I’ utiliza preguntas subjetivas para catalogar cómo sintió la gente el evento sísmico: LEVE, MODERADO, FUERTE, MUY FUERTE. El formulario ‘S’ Incluye métricas establecidas en la EMS-98 para evaluar cómo sintió la gente un evento sísmico (ESC et al., 2008).

-

No sentí 75

-

A penas percibido

-

Hubo susto

-

Corrió hacia el exterior

-

Pánico general, pérdida de estabilidad

Por lo tanto elimina la subjetividad que afecta directamente en la estimación de intensidades.

-

El formulario ‘I’ no permite reportar intensidad III y IV mientras que el formulario ‘S’ contiene preguntas de balanceo o vibración de objetos (ESC et al., 2008) para evaluación de intensidad III y IV.

-

El formulario ‘I’ no permite reportar intensidades mayores a VIII mientras que el formulario ‘S’ incluye ítems para reportar daño de grado cinco (ESC et al., 2008) para evaluación de intensidades IX y X.

Con lo expuesto se cumple con uno de los objetivos de esta investigación, estructurar un formulario de recolección de datos que cumpla con las condiciones de evaluación de intensidad establecidas en la escala EMS-98.

4.2.3

Estimación de intensidades según Escala Macrosísmica Europea EMS98

Los resultados obtenidos mediante el proceso automático son comparados a continuación con los datos preliminares del informe número doce del 17 de abril del 2016 publicado a las 09h00TL (IGEPN, 2016a) por la institución encargada del monitoreo sísmico y se observa que de los 48 cantones procesados en 31 cantones coinciden las intensidades, en 9 cantones (Quinindé, Atacames, Portoviejo, El Carmen, Jipijapa, Manta, Pedernales, Morona y Zamora) se estima un grado hacia arriba con el proceso automático; en 4 cantones (Esmeraldas, San Lorenzo, El Triunfo y Playas) se estima un grado hacia abajo con el proceso automático; y en 4 cantones (Muisne, Chone, Sucre y San Vicente) se estima dos grados hacia arriba con el proceso automático.

Adicional se debe recalcar que el sistema SMID para este evento estima una intensidad máxima de nueve (IX) correspondiente al cantón Pedernales, a diferencia de intensidad ocho (VIII) estimada por la institución de monitoreo sísmico para este cantón.

76

En base a lo expuesto se corrobora que es posible implementar el algoritmo de asignación de intensidades de la EMS-98.

4.2.4

Comparación de tiempos: proceso manual versus proceso automático

Uno de los objetivos de esta investigación fue: Analizar la Escala Macrosísmica Europea EMS-98 para determinar el algoritmo de asignación de intensidades, con el propósito de disminuir el tiempo de procesamiento de datos.

Se analiza por esta razón el tiempo que tardó la institución encargada del monitoreo sísmico en el Ecuador en publicar el mapa de intensidades basado en datos de la comunidad para el evento sísmico de Pedernales del 16 de abril del 2016 que se suscitó a las 18h58 (TL) (IGEPN, 2016c) y se compara con el tiempo que tarda el proceso automático en generar el mapa de intensidades y el mapa de daño. Oficialmente la institución encargada del monitoreo tectónico publicó el resultado de la estimación rápida de intensidades basados en datos de la comunidad el día 17 de abril a las 09h00 (TL) (IGEPN, 2016a), 14 horas después de suscitado el evento sísmico.

Basado en la tabla 16 que presenta los gráficos de las curvas de respuestas en función del tiempo de recolección tomados por la USGS y las líneas de tendencia de estabilización de recolección de datos para el evento sísmico de Pedernales del 16 de abril del 2016 y otros suscitados en el Ecuador, se aprecia que los tiempos idóneos de recolección de datos van de una hora a una hora treinta minutos como máximo posterior al evento sísmico. En la tabla 20, se detalla el porcentaje de mejora obtenida respecto al tiempo que le llevó a la institución encargada de publicar el mapa de intensidades del evento del 16 de abril para escenarios de muestras de: 1 y 1.5 horas de recolección.

77

Tabla de mejora de tiempos – SMID vs IGEPN

Tabla 20.

đ?‘ĄPublicaciĂłn proceso

Tiempo del proceso automĂĄtico respecto a tiempo IGEPN

SMID Mejora (%)

đ?‘ĄRecolecciĂłn Datos

đ?‘ĄPublicaciĂłn IGEPN

1

1h

14 h

1 h 2 min 55 s

3/40

92.51

2

1 h 30 min

14 h

1 h 32 min 55 s

1/9

88.94

Escenario

automĂĄtico

Se aprecia que con la implementaciĂłn del proceso automĂĄtico se obtiene una mejora del 92.51% para un tiempo de recolecciĂłn de una hora y el 88.94% de mejora para un tiempo de recolecciĂłn de una hora treinta minutos. Por lo cual se confirma que es posible optimizar el tiempo que conlleva el procesamiento de datos para la generaciĂłn del mapa de intensidades.

4.2.5

DifusiĂłn del formulario ÂżSintiĂł el Sismo? por canales electrĂłnicos

La investigaciĂłn relacionada a las redes sociales realizada por Farinango Cabezas y EnrĂ­quez GordĂłn, en el 2016, titulado “ComprensiĂłn de la utilizaciĂłn de las redes sociales en las narrativas transmedia en desastres naturales. Caso: terremoto Ecuador abril 2016â€? demuestra que las redes sociales jugaron un rol importante la noche del evento sĂ­smico convirtiĂŠndose en un mecanismo de informaciĂłn para la comunidad, gestionando peticiones de auxilio, campaĂąas de solidaridad y permitiendo a las personas informar a sus seres queridos acerca de su situaciĂłn asĂ­ como su ubicaciĂłn despuĂŠs del terremoto. Este estudio adicionalmente muestra que las redes sociales permitieron difundir de primera mano informaciĂłn multimedia acerca de la devastaciĂłn provocada por el evento sĂ­smico.

En base a lo expuesto, para esta investigaciĂłn se establecieron distintos canales de comunicaciĂłn para que la comunidad pueda reportar dĂłnde se encontraba y como sintiĂł el terremoto de Pedernales con magnitud de 7.8 ocurrido el 16 de abril del 2016. A continuaciĂłn, se resume los resultados de trĂĄfico de usuarios generado mediante los canales utilizados para la difusiĂłn del formulario ÂżSintiĂł el sismo?, datos estadĂ­sticos al 27 de abril del 2018: -

Telegram: 38410 personas alcanzadas

-

FanPage: 23752 personas alcanzadas

-

Correo masivo: 1643 destinatarios

-

PĂĄgina web: 2044 visitas

78

La difusión del formulario por dichos canales tuvo como resultado 368 reportes remitidos por la comunidad. Vale mencionar que no se alcanzó la misma cantidad de reportes que registró la institución encargada del monitoreo sísmico que fue de 4,068 reportes (IGEPN, 2016a), debido a los siguientes factores: -

La recolección de datos se realiza dos años después de suscitado el evento sísmico.

-

La difusión del formulario se lo realiza a título personal del investigador.

4.2.6

Mapa de daño basado en datos de la comunidad

Para las instituciones de gestión de riesgo conocer el daño que el evento sísmico ha provocado en la infraestructura de las edificaciones es tan importante como conocer las intensidades que alcanzó el evento en cada uno de las localidades. Por esta razón uno de los productos generados es el mapa de afectación a infraestructura o también llamado mapa de daño basado en datos de la comunidad.

Debido a que en ninguno de los informes remitidos en los últimos tres años: 2016, 2017 y 2018 (IGEPN, 2016f) por la entidad encargada del monitoreo sísmico registra mapa de daño, el análisis del mapa de daño que el sistema SMID genera se lo realiza versus “Información geográfica sismo 2016 - Ecuador” (IGM, SENPLADES, MIDUVI, y INEC, 2016), y el informe “M7.8 Muisne, Ecuador Earthquake on April 16, 2016” (EERI et al., 2016).

Los datos de la tabla 19 y el mapa de la figura 23 confirman que el grado de daño estimado por el sistema SMID es consistente con los daños reales de la zona presentados por el Instituto Geofísico Militar (IGM) y el Earthquake Engineering Research Institute (EERI), lo cual ratifica que es viable crear un mapa de daño con los datos enviados por la comunidad.

4.2.7

Mapa de intensidades basado en datos de la comunidad

Como producto de la estimación de intensidades, el sistema SMID genera dos entregables que se muestran a continuación: 4.2.7.1

Mapa de puntos de intensidades

Los informes especiales de sismos para los últimos tres años: 2016, 2017 y 2018 (IGEPN, 2016f) publicados por la institución encargada del monitoreo sísmico en el Ecuador ha permitido ver que la entidad no publica mapas de puntos de intensidades en ninguno de los

79

casos, en su reemplazo, realiza una descripción breve de las intensidades que provocó el evento sísmico a nivel de provincia o cantón.

Considerando que el mapa de puntos de intensidad que se expone en la sección 4.1 es la representación gráfica de las intensidades estimadas por el proceso automático a nivel de cantón, y que el análisis de estas intensidades versus las intensidades estimadas por la entidad encargada del monitoreo sísmico en el Ecuador para el evento del 16 de abril del 2016 ya se realizó en las secciones anteriores, en la presente sección se detalla sus beneficios.

-

La existencia de un mapa permite tener una lectura breve del impacto que provocó un fenómeno natural e identificar los cantones más afectados permitiendo a los organismos de socorro dar una pronta respuesta.

-

Ahorra tiempo, la lectura gráfica es mucho más rápida a la lectura de lenguaje natural, además se maneja menos lenguaje técnico.

-

La exposición de mapas puede permitir generar trabajo colaborativo con las entidades de socorro.

4.2.7.2

Mapa interpolado de intensidades

El mapa interpolado de intensidades para el terremoto de Pedernales resultado de esta investigación figura 25 (Mapa ‘S’) es comparado con el mapa de la institución encargada del monitoreo sísmico del Ecuador (IGEPN, 2016a) que se muestra en la figura 4 (Mapa ‘I’): -

Objetivo de cada mapa: Los dos mapas cumplen con el propósito de mostrar un resultado preliminar de la intensidad con que fue sentido el evento sísmico en la zona de estudio.

-

Uso del contraste de colores: En la simbología del mapa ‘S’ se utiliza la codificación de colores de la paleta de arco iris estándar (USGS, 2014, sec. 2.6), debido a su esquema de color fresco a caliente esta paleta es familiar para la mayoría y fácilmente reconocible. En el mapa ‘I’ el autor utiliza una paleta de amarillo a rojo el cual presenta la desventaja que dentro de las convenciones cartográficas el color amarillo significa un nivel medio de riesgo.

-

Elementos de un mapa: El mapa ‘S’ cuenta con los elementos de un mapa tales como: título, escala, estrella de norte, leyendas, descripción, fuentes de datos, autor

80

y fecha de creación del mapa; mientras que el mapa ‘I’ carece de elementos como: descripción, fuente de datos, autor y fecha, título.

-

Resultados de la interpolación: En el mapa ‘S’ se puede apreciar una estimación de intensidad máxima de nivel nueve (IX) un grado arriba del estimado en el mapa ‘I’. Todas las franjas de intensidad difieren en su cobertura territorial sobre todo las franjas de intensidad tres (III) y cuatro (IV)

-

Límites de la zona de estudio: El mapa ‘I’ abarca cierto territorio de países vecinos mientras que el mapa ‘S’ abarca la zona de estudio correspondiente al territorio ecuatoriano debido a que el sistema SMID fue configurado para no considerar reportes provenientes de localidades fuera de país debido a la jurisdicción territorial de las entidades de monitoreo y socorro.

81

CAPÍTULO V 5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 5.1

CONCLUSIONES

La intensidad sísmica es la fuerza con la que el suelo es sacudido por la ocurrencia de un evento telúrico. Debido al poder destructivo de algunos eventos sísmicos, el conocimiento de la intensidad con que este fue sentido en las diferentes localidades es de vital importancia para una adecuada distribución de la ayuda y una pronta respuesta por parte de las entidades de socorro.

Con el propósito de comprender los mecanismos para la estimación rápida de intensidades se analizó la escala EMS-98, escala de estimación de intensidades más utilizada a nivel mundial y base del presente proyecto que busca a través de su análisis y la utilización de herramientas SIG demostrar que es posible automatizar la estimación de intensidades basados en datos de la comunidad. El análisis de la escala EMS-98 permitió entender, generar e implementar un mecanismo para la recolección de datos en línea y un algoritmo para la estimación rápida de intensidades, solución denominada SMID. Los resultados de la aplicación del sistema SMID, muestran que para un tiempo de recolección de datos de una hora el tiempo de publicación de los mapas de intensidades puede ser mejorado hasta en un 89.43% respecto al tiempo promedio de publicación que tarda la entidad encargada de monitoreo tectónico en el Ecuador, mientras que para tiempos de recolección de dos a tres horas presenta una mejora del 79,34% hasta un 69.26%. Para el caso puntual del terremoto de Pedernales del 16 de abril del 2016 Mw = 7.8, con un escenario de recolección de una hora, el sistema SMID proporciona una mejora en el tiempo de publicación del 92.51%.

En cuanto a los entregables que genera el sistema SMID hay que recalcar que este crea el mapa de daño a infraestructura basado en datos de la comunidad, el mapa de puntos de intensidades y el mapa interpolado de intensidades, proporcionando dos nuevos entregables, fundamentales para la toma de decisiones de las entidades de gestión de ayuda.

Por otro lado, respecto a la comparación de la calidad de los mapas generados por el sistema SMID versus los mapas generados por la entidad encargada del monitoreo en el Ecuador, se

82

concluye que los mapas generados por SMID son de mejor calidad y cuentan con más información. Adicional cabe señalar que SMID puede ser implantado en cualquier zona de estudio con las siguientes modificaciones: ajuste de la capa de mascará para limitar y definir el área de procesamiento; reemplazo de las capas geométricas correspondientes a la división política sobre guardando la estructura de la base de datos; ajuste de la tabla de vulnerabilidad de acuerdo con la zona de estudio.

Del análisis realizado y los resultados obtenidos se concluye que la automatización de la escala Macrosísmica EMS-98 utilizando componentes SIG es viable, dando por aceptada la hipótesis planteada al inicio del estudio.

Finalmente se debe indicar que SMID es un sistema que tiene grandes retos en el futuro en el ámbito tecnológico, de infraestructura, pero sobre todo en el ámbito de la investigación, por lo cual deberá estar en constante revisión para en base a la información recolectada se mejoren sus procesos automáticos de depuración, clasificación, estimación de intensidades y generación de mapas.

5.2

RECOMENDACIONES

La EMS-98 dentro de los elementos para estimar la intensidad requiere conocer de la vulnerabilidad de las edificaciones, debido a que no se cuenta con esta información por parte de las fuentes oficiales del Ecuador, actualmente está categorización se realiza en base a la información que ingresa el usuario en el formulario ¿Sintió el sismo? donde indica el tipo de material de la estructura; lo más eficaz sería que a partir del punto de geolocalización del usuario se pueda cruzar con una capa de datos donde se determine la vulnerabilidad exacta de la edificación, por este motivo se recomienda iniciar un proyecto para el levantamiento de la vulnerabilidad de las edificaciones en el país.

Dentro de los entregables de la estimación de intensidades realizada por la institución encargada del monitoreo sísmico en el Ecuador, se recomienda la generación y publicación del gráfico de curvas de respuestas en función del tiempo, la cual permite observar la cantidad de datos recolectados desde la comunidad en las horas siguientes al evento sísmicos y sobretodo observar cuando la muestra de datos tiende a estabilizarse para estudio de tiempos idóneos de recolección de datos.

83

Dado que la calidad de los entregables del sistema SMID depende directamente de la cantidad de datos y su recopilación espacialmente distribuidos, se recomienda: a) iniciar planes de divulgación y campañas de socialización sobre los canales de recolección de datos para incrementar el número de personas que llenen el formulario ¿Sintió el sismo? b) Crear un grupo de voluntarios espacialmente distribuidos, que llenen el formulario ¿Sintió el sismo? cada vez que sucede un evento sísmico con el propósito de obtener datos desde la mayor cantidad de localidades del país y asegurar una mejor distribución de los mismos.

Finalmente se recomienda implantar la solución del sistema SMID en alguna entidad de monitoreo sísmico con el objetivo de depurar y fortalecer los procesos planteados en esta investigación. Una vez que se implante esta solución, se recomienda adicional realizar un seguimiento continuo del rendimiento del sistema y medir los requisitos de software, hardware y ancho de banda que irán creciendo con la demanda de los usuarios.

84

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ANEXOS

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ANEXO A. Evidencia de daño estructural

Figura 26.

Construcciones destruidas y afectadas en Pedernales Fuente: Dávila et al. (2016, p. 92) Figura 27.

Antes y después del hotel Mr. John Fuente: Moreira (2016)

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Figura 29.

Los habitantes de Muisne evacĂşan la isla Fuente: Espinosa (2016)

Figura 28.

Construcciones destruidas y afectadas en Muisne Fuente: DĂĄvila et al. (2016, p. 84)

95

Figura 31.

Daños estructurales cantón Manta

Fuente: EERI et al. (2016, p. 48)

Figura 30.

Construcciones destruidas y afectadas en Manta Fuente: Dávila et al. (2016, p. 68)

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Figura 32.

Construcciones destruidas y afectadas en Bahía de Caraquez – Cantón Sucre Fuente: Dávila et al. (2016, p. 26)

97

Figura 33.

Daños estructurales cantón Portoviejo Fuente: EERI et al. (2016, p. 34)

Figura 34.

Daños estructurales cantón Chone

Fuente: EERI et al. (2016, p. 37)

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ANEXO B. Reporte ¿Sintió un sismo? de la entidad encargada del monitoreo sísmico en Ecuador A continuación, el formulario ¿Sintió un sismo? (IGEPN, 2014b), propiedad de la institución encargada del monitoreo tectónico en el Ecuador.

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