Observatorio Sísmico del Occidente de Panamá Diseño, Desarrollo y Fabricación de 25 Sensores para una Red Básica de Movimientos Fuertes para la Evaluación Inmediata de Terremotos en Panamá Darién - Instrumento de movimientos fuertes Para información sobre sismos en tiempo real 15 de octubre de 2012
Observatorio Sísmico del Occidente de Panamá Informe Diseño, Desarrollo y Fabricación de 25 Sensores para un Red Básica de Movimientos Fuertes para la Evaluación Inmediata de Terremotos en Panamá Lugar : Volcán/Chiriquí, Fecha: 15 de octubre de 2012 Resumen SINAPROC encargó OSOP con el desarrollo, la fabricación de 25 instrumentos de movimientos fuertes, la instalación y el mantenimiento por dos años de esta red. OSOP, a la fecha, entrega estos equipos, que fueron diseñados, desarrollados, probados, fabricados en Panamá. El objetivo es proporcionar - inmediatamente después de un terremoto - a las autoridades y a la población de Panamá una evaluación inmediata del impacto del temblor en los sitios de mayor concentración de población. Para este proyecto se considera tentativamente 25 sitios correspondientes a las poblaciones con más de 15,000 habitantes. En caso de terremotos destructivos, la primera hora es decisiva para el éxito de medidas de mitigación. Con este sistema, SINAPROC podrá tomar decisiones sobre medidas de rescate, protección y mitigación basadas en el impacto real del sismo. Dentro de 5 minutos después del sismo se pueden realizar las siguientes acciones de Protección Civil (para los sitios que cuentan con sensores de movimiento fuerte): 1. Dar información a las autoridades y la población sobre la ocurrencia de un sismo fuerte con los detalles del impacto y posible afectación en 30 sitios en todo el país, 2. Obtener los datos para la toma de decisión sobre el envió de grupos de rescate y mitigación a las zonas más afectadas. 3. Obtener los datos para la toma de decisión sobre acciones de mitigación para las instalaciones importantes donde se instalaron equipos. Se espera que los principales productos llegaran a las oficinas del SINAPROC y los teléfonos móviles de funcionarios designados tan rápido que estén disponibles antes de que se caiga el INTERNET y la red de comunicaciones vía celular. Además, se pueden usar los productos gráficos y alfanuméricos del sistema para informar más detalladamente y con mayor calidad a autoridades y gobierno. Las experiencias adquiridas con esta red servirán para diseñar un sistema más completo que cubre todas las poblados con una población encima de un cierto umbral del número de habitantes.
Índice Resumen 1. Características del instrumento de movimientos fuertes 2. Objetivos 3. Propuesta de solución 3.1 Configuración de la red 3.2 Estaciones del campo 3.3 Comunicación de datos y sitios adecuados 3.4 Procesamiento de datos 3.5 Envío de productos a SINAPROC 4. Propuesta para el aprovechamiento de los productos por SINAPROC 5. Instalación, Mantenimiento, Procesamiento 6. Responsabilidades de SINAPROC 7. Referencias
1. Características del instrumento de movimientos fuertes Encargado por SINAPROC, se diseñó y desarrolló el instrumento de movimientos fuertes DARIÉN y se fabricaron 25 equipos para la instalación en sitios indicados por Protección Civil. OSOP, a la fecha, entrega estos equipos, que fueron diseñados, desarrollados, probados, y fabricados en Panamá. Characterísticas Descripción Darién es la combinación de un acelerógrafo de 3 componentes (0-200Hz, 2 g) con un sensible geófono vertical de 0.5-50 Hz. Así es capaz de registrar sin saturación los fuertes movimientos de los terremotos pero también detecta las ondas P de sismos pequeños y puede ser utilizado para la localización de los mismos. Aplicaciones Redes de movimientos fuertes; Generación de Shakemaps; Alerta temprana. Sensores: 3 componentes de acelerómetros MEMS; aceleración máxima 2 g. 1 componente (geófono) de 4.5 Hz ampliado electrónicamente a 0.5 Hz. Digitalizador: 24 bit Procesador: TS-7200, Linux incrustado Software de adquisición: Earthworm, Salidas: 3 canales de aceleración; 1 canal de velocidad Conectividad: IP Conector: Ethernet, sellado Alimentación: 9-18 V DC, Power over Ethernet (POE), fuente de poder 110V (AC)/12V (DC) Consumo: aprox. 0.3 W (24 ma con 12 V) Caja: Plástico sellado que ofrece protección total en ambientes húmedos y agresivos (p.ej. gases volcánicos). La tapa transparente permite observar los LED de la tarjeta electrónica y el nivel de burbuja Dimensiones: 120x90x82(altura) mm Peso: 900 g Montaje auxiliar: Con el instrumento se entrega un montaje auxiliar de aluminio que permite atornillar el equipo en el piso y/o nivelarlo con tornillos Configuración de red: En el momento de la instalación no requiere de ningún tipo de configuración informática. Se conecta con la red y el equipo busca la conexión con un servidor central. Sitios adecuados: Cualquier lugar con conexión permanente al Internet. Por ejemplo instituciones estatales, quioscos del INTERNET, InfoPlaza, Internet para todos, empresas, casas privadas en el centro o en la periferia de las ciudades. Procesamiento de datos: se realizan en tiempo real en un servidor de datos. Visualización de resultados: Mapa de afectación en una pantalla gráfica instalada en SINAPROC.
Caracteristicas # Parámetros Especificaciones 1 Frecuencias esquina de respuesta Aceleración: 0-100 Hz; Velocidad (vertical): 0.5 50 Hz 2 Aplicación recomendada Redes de movimientos fuertes; Generación de Shakemaps; Alerta temprana. 3 Sensores Acelerómetro MEMS Geófono vertical de 4.5 Hz ampliado electrónicamente a 0.5 Hz 5 Número de componentes Aceleración: 3 (Vertical, Norte-Sur, Este-Oeste); Velocidad: 1 (Vertical) 6 Sensibilidad Aceleración: 5 V/g; Velocidad: 400 V/m/s; otros valores posibles según solicitud del cliente 7 Carcasa Plástico resistente: Norma impacto IK08; Norma ambiental IP67; adecuado para ambientes agresivos y/o húmedos como campos geotérmicos, cráteres volcánicos; La tapa transparente permite verificar el funcionamiento del equipo sin abrirlo. 8 A prueba de agua 1 m Carcasa, cables, conectores (Norma IP67) 9 Temperatura de funcionamiento -15 a +60 C 10 Dimensiones 120x90x82 mm 11 Peso 900 gramos (sin el montaje auxiliar de aluminio) 12 Voltaje de alimentación 9-18 V DC 13 Consumo energía Aprox. 0.3 W; 24 ma (12v) 14 Protección de corriente inversa Si 15 Fusible auto-resetable Si 16 Verificación rápida del funcionamiento Si, 1 LED por canal, y otros LED para diversas funciones, La tapa transparente del equipo permite observar el funcionamiento de los LED 17 Anclaje rápido Si, un solo punto con un montaje de anclaje de aluminio. 18 Nivelación Con el montaje de anclaje, facilitado por la burbuja de nivel Curva de respuesta del acelerómetro de 3 componentes Curva de respuesta del sismómetro vertical
2. Objetivos El objetivo es proporcionar - inmediatamente después de un terremoto - a las autoridades y a la población de Panamá una evaluación inmediata del impacto del temblor en los sitios de mayor concentración de población. 3. Propuesta de solución Se propone la instalación y el aprovechamiento de una la red de 25 sensores de movimientos fuertes instalados en los lugares a vigilar y conectados con el INTERNET. La red es básica porque para tener una visión completa del impacto se tendría que instalar un sensor en cada poblado del país y en las mayores ciudades se requerían varios equipos. 3.1 Configuración de la red Sería deseable instalar una estación en cada una de las 74 cabeceras municipales, ver figura 2. Para una configuración que se adapta a un presupuesto modesto se seleccionaron los municipios con más de 15,000 habitantes. La ubicación de las 28 cabeceras se aprecia en Figura 3. Correspondería a la instalación de un total de 30 equipos si se dotan 2 sensores a las ciudades más grandes, Panamá y David. Figura 2. Cabeceras municipales de Panamá
3.2 Estaciones del campo Las estaciones de campo consisten de un sensor de movimientos fuertes con su computadora de campo que tiene conector de red. La alimentación funcionaría con electricidad comercial 110 V, la estación tendrá una batería que permite que el aparato continúe funcionando durante una hora sin alimentación eléctrica comercial. Esto permite que se registren también las réplicas que ocurren en este período. 3.3 Comunicación de datos y sitios adecuados La estación de movimientos fuertes se instalará en lugares que tienen INTERNET. Podrían ser sedes de SINAPROC, puntos de Infoplaza, puntos del sistema INTERNET para todos o escuelas con INTERNET, oficinas de la policía o bomberos que tienen INTERNET, oficinas del tribunal electoral, alcaldías. El aparato envía la información continuamente a un servidor para su procesamiento. 3.4 Procesamiento de datos Figura 2. Cabeceras municipales del los municipios con más de 15,000 habitantes. El procesamiento inicial es automático. Un programa instalado en el servidor central determina en tiempo real el movimiento actual en todas las estaciones y genera un mapa de movimientos fuertes, conocido como Shakemap. Cuando se detecta un movimiento fuerte los mapas generados en diferentes momentos del terremoto se combinan automáticamente en animaciones que permiten ver el desarrollo de la sacudida en el tiempo (formato MPG). Se determina para cada sitio el movimiento máximo durante todo el sismo que corresponden a la aceleración máxima que se traduce en Intensidad Mercalli. El programa trata también de determinar el epicentro, profundidad y magnitud del sismo pero estos resultados requieren de verificación por un sismólogo por la baja sensibilidad de los sensores.
3.5 Productos del sistema Los siguientes resultados del procesamiento automático se envían automáticamente al SINAPROC, por INTERNET o por otro medio que SINAPROC puede proporcionar (conexión satelital, por radio, etc.). 1) Mensajes iniciales de alerta serán enviados por medio de SMS y conexión directa computadoracomputadora cuando se detecta un movimiento que sobrepase un determinado umbral que SINAPROC debe definir. Este mensaje puede servir para encender dispositivos de alarma acústica y óptica en SINAPROC. 2) Mapas de movimientos fuertes se envían por INTERNET en tiempo real a una computadora en SINAPRED y los funcionarios presentes en las oficinas podrán observar la intensidad del movimiento codificado con diferentes colores de un símbolo que representa el sitio correspondiente en el mapa. 3) Una animación (película) de movimientos fuertes se enviará inmediatamente después del final de la sacudida a la misma computadora. 4) Datos y mapas de aceleraciones máximas e intensidades serán enviado como resultado principal. 5) Versiones pequeñas de los productos gráficos serán enviados en tiempo real a los teléfonos celulares de funcionarios designados por SINAPROC. 6) Publicación automática en la página Web del SINAPROC de los productos, en tiempo real. Se espera que los principales productos llegaran a las oficinas del SINAPROC y los teléfonos móviles de funcionarios tan rápido que estén disponibles antes de que se caiga el INTERNET y la red de comunicaciones vía celular. 4. Propuesta para el aprovechamiento de los resultados del sistema por SINAPROC En caso de terremotos destructivos, la primera hora es decisiva para el éxito de medidas de mitigación. Con el sistema propuesto, dentro de solo 5 minutos después del sismo, se pueden realizar las siguientes acciones de Protección Civil: 1. Dar información a las autoridades y la población sobre la ocurrencia de un sismo fuerte con los detalles del impacto y posible afectación en 30 sitios en todo el país, 2. Obtener los datos para la toma de decisión sobre el envió de grupos de rescate y mitigación a las zonas más afectadas. 3. Obtener los datos para la toma de decisión sobre acciones de mitigación para las instalaciones importantes en los sitios más afectados. Además, se pueden usar los productos gráficos y alfanuméricos del sistema para informar más detalladamente y con mayor calidad a autoridades y gobierno.
Se puede combinar con los resultados del procesamiento sísmico es decir con epicentro, profundidad y magnitud proveído por la Universidad de Panamá. Los valores de aceleración se podrán usar para fines ingenieriles, p.ej. estimar la cantidad de casas afectadas. Las experiencias adquiridas con la red propuesta servirán para diseñar un sistema más completo que cubre todas las poblados con una población encima de un cierto umbral del número de habitantes. 5. Desarrollo, Instalación, Mantenimiento, Procesamiento 1. El equipo para las estaciones de movimientos fuertes será desarrollado por OSOP. 2. La instalación del sistema realizará OSOP en el período de 6 meses después de la firma del contrato en los sitios asignados por SINAPROC. 3. OSOP supervisará por un período de 3 años permanentemente el funcionamiento de la red y garantizará su continuo funcionamiento. 4. OSOP realizará el procesamiento automático en sus oficinas en Volcán, Chiriquí y garantizará el envío de mensaje de información y alerta a SINAPROC. 6. Responsabilidades de SINAPROC SINAPROC debe garantizar la selección de los sitios para la instalación de las estaciones de movimientos fuertes. El sitio debe asegurar energía eléctrica, conexión permanente al INTERNET, protección ambiental y contra vandalismo. El espacio requerido es de 1 m cuadrado. 7. Referencias Camacho (2010) Terremotos en Panamá, http://www.igc.up.ac.pa/index.php?option=com_content&task=view&id=27&itemid=49 Camacho (2009) Amenaza sísmica de Panamá, Informe del proyecto RESIS II, Ciudad de Panamá, 2009 Cámara de Diputados (2010) INFORME DE LA COMISIÓN ESPECIAL INVESTIGADORA DEL ESTADO DE LA INSTITUCIONALIDAD EN RELACIÓN A SU CAPACIDAD DE RESPUESTA FRENTE A DESASTRES NATURALES, Cámara de Diputados, Santiago de Chile, septiembre 9, 2010 RSN-UCR (1991) Terremoto de Limón, Red Sísmica Nacional, Universidad de Costa Rica, Informe, Abril 1991