Registro sintético en la refinería Miguel Hidalgo, de un escenario sísmico originado en el graben de Acambay

Abstract

El 19 de noviembre de 1912 ocurrió un sismo de gran magnitud (M6.9) en el graben de Acambay, Estado de México, el cual provocó grandes daños a su paso y alcanzó desplazamientos en superficie de hasta 50 cm. De acuerdo con reportes contemporáneos, el terremoto provocó 164 muertes y derrumbes de numerosas casas. Sin embargo, al paso de los años se construyeron importantes edificaciones, tal es el caso de la refinería Miguel Hidalgo que se encuentra a una distancia relativamente cercana al graben de Acambay ( 70 km). Por tal razón, en la presente tesis se obtuvieron parámetros que son de utilidad en ingeniería sísmica para estimar las posibles afectaciones que tendría la refinería Miguel Hidalgo, ubicada en el estado de Hidalgo tras el paso de un sismo originado en el graben de Acambay de M6.9 tal como el ocurrido en 1912.

El uso de la función de Green empírica, propuesta por Hartzell (1978) se utilizó para simular un evento de M6.9 empleando el método propuesto por Irikura (1986). Debido a la poca actividad sísmica no se contó con un sismo pequeño o un sismo elemento, por lo que se generó un sismograma sintético de M4.1. El sismograma sintético fue construido en dos etapas: para bajas frecuencias se realizaron correlaciones cruzadas de ruido sísmico mientras que para altas frecuencias se llevó a cabo una simulación estocástica, posteriormente se mezclaron las señales mediante una técnica conocida como matched filter para recuperar toda la banda de frecuencias del sismo, este paso forma parte de la función Hibrida de Green método propuesto por Kamae et al. (1998).

Para bajas frecuencias se efectuaron correlaciones cruzadas durante 60 días de grabación entre las estaciones temporales de velocidad de Temascalcingo, Estado de México y la estación de la refinería Miguel Hidalgo, ambas pertenecientes al arreglo temporal instalado por el Instituto de Ingeniería de la UNAM. El periodo de grabación fue del 25 de junio al 30 de octubre del 2013. El procesamiento para la recuperación de la función de Green tomó como base la metodología propuesta por Bensen et al. (2007), es decir, lectura de la señal, rotación al sistema coordenado Radial-Transversal-Vertical, corrección por línea base, filtro pasa bandas, suavizado de bordes, normalización temporal 1-bit, correlación cruzada y promedio de todos los días de correlación.

Para la recuperación de la amplitud tras perderla en la normalización temporal 1-.bit en la parte del procesamiento, se utilizó el factor de calidad propuesto por Ortega et al. (2003), Q(f)= 180f0.66 para la región del Cinturón Volcánico Trans-Mexicano (CVTM) y se ajustó para un sismo de M4.1. Una vez obtenidos los elementos del tensor de Green con las relaciones de Denolle et al. (2013) se calcularon los registros en sus tres componentes (radial, transversal y vertical).

Para altas frecuencias se construyó la función de Green estocástica siguiendo la metodología de Boore (1983). Los parámetros empleados para la simulación fueron los siguientes: velocidad de onda de corte de Vs=3.4 km/s, un factor de calidad de Q(f)=180f0.66, un promedio del patrón de radiación de 0.55, una amplificación en superficie libre de F=2.0, una densidad de ρ=2.98 g/cm3 y una dispersión geométrica de 1/R. Teniendo ambos registros en bajas y altas frecuencias, se aplicó la técnica de matched filter para completar la banda de frecuencias (i.e. de 0 a 50 Hz) y así obtener el sismo elemento de M4.1. Para la construcción del escenario sísmico se empleó la técnica de Irikura (1986), en la que se consideró una falla cuadrada de 47.75 km de largo, una propagación de ruptura radial, una velocidad de ruptura de 3.06 km/s, y mecanismo focal con rumbo de 100°, echado de 66° y un ángulo de desplazamiento de -138°.

Con estos parámetros se obtuvieron los registros sintéticos. Debido a que no se contó con algún sismo observado para validar el modelo, se simuló el evento de 1912 y a partir de relaciones de intensidad (Wald et al., 2005; Sandoval et al., 2013; y Arias, 1969) se estimó la Intensidad de Mercalli Modificada (IMM) para la refinería. Comparamos nuestro resultado con el mapa de isosistas obtenido por Suter et al. (1996) para el sismo de 1912. En acuerdo con Suter, nuestros resultados también muestran una IMM de V para la refinería Miguel Hidalgo.

Con esta validación del sismograma sintético a través del IMM, se buscó el escenario que presentará las mayores aceleraciones, el cuál se encontró a una localización epicentral de 19.86°N, 100.14°W y a una profundidad de 42.7494 km, para este escenario se estimó una IMM de VI. A partir de este registro se obtuvieron parámetros que son de interés para estimar posibles daños a la refinería Miguel Hidalgo como son: aceleración pico (PGA), velocidad pico (PGV), espectros de respuesta, periodo dominante y duración significativa del evento.