CGEO presenta Red de Monitoreo Acelerográfico de Querétaro

El Centro de Geociencias (CGEO) de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), campus Juriquilla, presentó la Red de Monitoreo Acelerográfico de Querétaro (RedMAQ) en la biblioteca infantil Paralelepípedo del Centro Educativo y Cultural del Estado de Querétaro (CECEQ) “Manuel Gómez Morín”, donde fue instalado uno de los equipos que forman la red.

La RedMAQ, es un proyecto de participación ciudadana del CGEO de la UNAM, primero en el interior de la República, que busca que organismos públicos y privados, así como ciudadanos preocupados por su entorno y aficionados interesados en la ciencia, se unan a este esfuerzo de colaboración para describir el movimiento del terreno generado por fuentes naturales o antrópicas de impacto “extendido”.


Red de Monitoreo Acelerográfico de Querétaro (RedMAQ)

El acto fue encabezado por la directora del CGEO, Lucia Capra; el presidente del Consejo de Dirección de la UNAM, campus Juriquilla, Alfredo Varela Echavarría,; el director general del CECEQ, José Vidal Uribe Concha; el secretario técnico del Consejo de Ciencia y Tecnología del Estado de Querétaro (Concyteq), Mauricio Palomino Hernández, el secretario técnico de la Secretaría de Educación del Estado de Querétaro, Florencio Martín Hernández Balderas y el director de Gestión y análisis de riesgos de la Coordinación de Protección Civil del Estado de Querétaro, José Luis Mendoza Martínez.

Como representantes del grupo de sismología del CGEO estuvieron presentes los investigadores Víctor Hugo Márquez Ramírez y Juan Martín Gómez González, quien explicó que “la superficie de la Tierra se mueve todo el tiempo debido a terremotos, explosiones, tormentas, derrumbes de edificios, movimientos de antenas, árboles, el tráfico, entre otros factores. Cada uno de estos fenómenos o actividades genera un patrón propio de vibración del terreno que se puede registrar en un sismómetro; de ahí que el CGEO busque crear una red de alta densidad que permita describir objetivamente el movimiento del terreno y asociar su efecto en la infraestructura urbana”.

Al término del acto, se llevó a cabo una mesa redonda por parte de los investigadores del grupo de sismología del CGEO Juan Martín Gómez González, Marco Guzmán Speziale,  Ramón Zúñiga Dávila-Madrid y  Víctor Hugo Márquez Ramírez, quienes respondieron las preguntas de los asistentes.

El doctor Juan Martín Gómez González,  detalló que el Centro de Geociencias de la UNAM  busca crear una red de alta densidad que permita describir objetivamente el movimiento del terreno y asociar su efecto en la infraestructura urbana.

“Por ello se creó la Red de Monitoreo Acelerográfico de Querétaro (RedMAQ), proyecto de participación ciudadana que busca que organismos públicos y privados, así como ciudadanos preocupados por su entorno y/o interesados en la ciencia, se unan a este esfuerzo de colaboración para describir el movimiento del terreno generado por fuentes naturales o antrópica de impacto “extendido”. La superficie de la Tierra se mueve todo el tiempo debido a terremotos, explosiones, tormentas, derrumbes de edificios, movimientos de antenas, árboles, el tráfico, entre otros factores. Cada uno de estos fenómenos o actividades genera un patrón propio de vibración del terreno que se puede registrar en un sismómetro”.

Indicó que la RedMAQ estará compuesta, inicialmente, por siete estaciones digitales de tres componentes de aceleración y una de velocidad, cinco de las cuales han sido instaladas en la capital, el resto en diferentes partes del estado.

“Confiamos en que el número de instrumentos se incrementará geométricamente cada año, ya que en Querétaro se registra un número significativo de microsismos o sismos moderados. El objetivo, es crear una Red de Monitoreo Acelerográfico de Querétaro que permita describir el movimiento del terreno ante cualquier perturbación natural o antrópica de amplia distribución. El proyecto busca integrar a la mayor cantidad de ciudadanos en esta red digital compuesta por instrumentos de bajo costo”.


Red de Monitoreo Acelerográfico de Querétaro (RedMAQ)

Los antecedentes

En la ciudad de Querétaro se han resentido los efectos de varios sismos, como los de Sanfandila de 1998, así como los de Huehuetlán, Puebla de 2017, por lo que es necesaria una red que ayude a describir el comportamiento del terreno. Sin embargo, los sismos no son la única fuente natural que produce vibraciones en la Tierra, también lo pueden hacer erupciones volcánicas, el impacto de meteoritos o grandes tormentas.

Cada vez que ocurre un sismo, los habitantes de ciertas zonas, en ciudades pueden reportar a las autoridades de Protección Civil su percepción del movimiento del terreno. A partir de la cantidad y objetividad de las descripciones se elaboran mapas de intensidades, los cuales ayudan a visualizar las zonas de mayor amplificación de la energía y correlacionarla con las afectaciones materiales.

Lamentablemente, la participación de la ciudadanía no siempre es nutrida, ya sea por apatía, porque no percibieron el evento o porque la angustia les impidió prestar atención a su entorno. Una forma de superar la falta de información es mediante el proyecto de RedMAQ, que enviará la información registrada en tiempo real a un centro de acopio de datos. Al ciudadano participante en la red se le permitirá el acceso a un sitio en el que podrá visualizar la ubicación de su ASR y su respectiva señal en tiempo real.

De ser necesario investigadores del Centro de Geociencias recuperarán todas las señales disponibles de las estaciones instaladas en Querétaro para crear mapas que describan el comportamiento del terreno. Entre más estaciones haya más fácil y objetiva serán dichos mapas. Las zonas con mayor densidad serán las zonas con mayor resolución.


Red de Monitoreo Acelerográfico de Querétaro (RedMAQ)

Los alcances

La RedMAQ estará compuesta por Acelerógrafos Raspberry Shake (ARS), los cuales pueden detectar desde simples pasos cercanos al instrumento, hasta sismos a diferentes distancias en función de su magnitud. La mínima de detección es de 2 en un radio inferior a 80 kilómetros y de 4 a menos, de 480 kilómetros.

También puede registrar las vibraciones generadas por la actividad humana, tal como transporte de carga, disparos, explosiones, aviones que vuelen muy cerca del suelo, etc. Actualmente existe un ARS instalado en el estadio La Corregidora, el cual puede diferenciar cuando los Gallos Blancos y el equipo visitante anotan un gol. En el primer caso, las señales son fácilmente reconocibles, mientras que en el segundo las señales son menos claras. Si bien la energía de la afición es muy pequeña en comparación con la de los sismos, ésta es suficientemente como para sacudir el estadio.

En mayo de 2019, inicia operaciones RedMAQ con siete instrumentos ARS, algunos de ellos están instalados en el campus Juriquilla de la UNAM, la Universidad Politécnica de Querétaro, el Centro Cultural UNAM, el CECEQ y el estadio La Corregidora, entre otros. Invitamos a que se sume a esta iniciativa de monitoreo del terreno en Querétaro a instituciones de gobierno, presidencias municipales, universidades, centros de investigación, escuelas públicas y privadas, hospitales públicos y privados, grandes edificios, desarrollos residenciales, parques industriales, medios de comunicación y a ciudadanos aficionados.

Los ARS pueden ser adquiridos por cualquier ciudadano, quien podrá conectarlo a la RedMAQ y visualizar su señal en tiempo real. Con la información de todos los participantes el Centro de Geociencias podrá elaborar mapas de vibración del terreno, los cuales son de mucha utilidad para la investigación y las autoridades de Protección Civil porque describen como se comporta el terreno debajo del sitio del instrumento.

Una red ciudadana

El Centro de Geociencias invita a la ciudadanía en general y aficionados a la ciencia a unirse a RedMAQ. Esta red acelerográfica de monitoreo en tiempo real permitirá monitorear en tiempo real el movimiento del terreno en Querétaro. Entre más densa sea la red el nivel de confianza será mayor. Ayudará a lograr mejores estimaciones y mapas del movimiento del terreno. Cada ARS incluye una tarjeta informativa para poner en marcha el sismógrafo personal, así como los enlaces a un manual y un foro.

Los investigadores del Centro de Geociencias de la UNAM asesorarán en la conexión y configuración de tu equipo para que funcione en tiempo real, así como para la adquisición del equipo que mejor te convenga.

Red de Monitoreo Acelerográfico de Querétaro (RedMAQ)

Características instrumentales

El acelerógrafo Raspberry Shake (ARS) está compuesto de un geófono y de un sensor de aceleración de tres componentes contenido en un Sistema Microelectromecánico (MEMS, por sus siglas en inglés), los cuales son tan pequeños que caben en un microchip. Este es similar al chip incluido en los teléfonos inteligentes y laptops, su sensibilidad permite utilizarlos para monitorear fenómenos sísmicos.

El ARS es un sismógrafo de alta precisión que se puede utilizar en el aula, la oficina y el hogar. Una de sus variantes, el Raspberry Pi, utiliza como sensor un geófono vertical, y el MEM triaxial, este instrumento puede verse como un estetoscopio que permite tomar el pulso de la Tierra. Éste instrumento, por su sensibilidad y resistencia, ha sido ampliamente usado en la industria del petróleo y el gas para detectar vibraciones sísmicas.

Recientemente el ARS también se ha utilizado por ciudadanos e instituciones educativas, y su aplicación se sigue ampliando, ya que permite analizar otros fenómenos relacionados con la sismicidad, como el fracking, explosiones, erupciones, avalanchas, derrumbes y más. Las redes compuestas por ARS son una solución económica de monitoreo. Este instrumento se caracteriza por su facilidad para conectar y usar (plug and play), y realizar  una detección rápida y precisa de sismos. Una vez conectado éste está listo para comenzar a monitorear y enlazarse con otras personas en la red local o incluso a nivel mundial.

Las redes con ARS se pueden utilizar en combinación con redes sísmicas de banda ancha, como la del  SSN, IRIS, Geoscope y GEOFON, lo que permite detectar y localizar terremotos de todos tamaños en todo el mundo. Ello facilita profundizar en el conocimiento sobre los terremotos y alerta a la población sobre posibles desastres naturales, además de servir como una herramienta educativa

El ARS y el Raspberry Boom (ARB) incluyen varias tecnologías. La placa principal se combina con un potente procesador y digitalizador conectado a una variedad de sensores que incluyen geófonos, acelerómetros MEMS y sensores de infrasonido (según el modelo). Esto se conecta directamente al tablero de la computadora Raspberry Pi, los datos se envían y procesan en miniSEED, formato de datos estándar en sismología, para un fácil aprendizaje, monitoreo y análisis, que también es compatible con JamaSeis.

Existe otro tipo de fenómenos o actividades cuyo registro se puede lograr mediante el Acelerógrafo Raspberry Boom (ARB). Éste es capaz de detectar ondas de sonido que viajan a grandes distancias y provienen de una gran cantidad de fuentes, como meteoritos, tornados, rayos, parques eólicos, aviones, trenes, tráfico, el ARB  permite explorar infrasonidos de los “booms” en la atmósfera.

La Tierra debajo de nuestros pies nunca está quieta, aunque sólo percibimos los temblores cuando son sustancialmente fuertes, los ARS permiten monitorear todo tipo de actividad debajo de nosotros. Este pequeño sismógrafo puede registrar terremotos de todas las magnitudes, incluso aquellos que pasan desapercibidos. También es capaz de registrar los enormes terremotos destructivos que ocurren en cualquier parte del mundo.

Todos los modelos de ARS (1D, 3D y 4D) utilizan el mismo software, el cual detecta automáticamente el modelo de placa conectada y se reconfigura automáticamente, por lo que no es necesario volver a flashear la tarjeta SD o instalar un nuevo software.

Esencialmente, el Raspberry Pi (wlan0) incluye un adaptador inalámbrico incorporado en modo “multiple”. Esto permite capturar paquetes en la red en la que esté conectado. Si bien se usa el adaptador inalámbrico USB externo (wlan1) en modo monitor, esto capturará paquetes independientemente de la red conectada. No se necesita asociar a un punto de acceso (y no se requiere autentificación).

Aplicaciones

Durante los terremotos, la Tierra emite sonidos de baja frecuencia, los cuales están por debajo del umbral de la audición humana. Este infrasonido puede recorrer grandes distancias. Otras fuentes de energía también pueden generan este tipo de infrasonidos, como el tráfico, los trenes, los aviones, los parques eólicos, los sistemas meteorológicos, los meteoritos y muchos más.

Al colocar un Raspberry Shake (ARS) junto a un Raspberry Boom (ARB) en un RBPi forman una red de monitoreo súper capaz. Al conectar su salida en una estación de visualización es posible crear una matriz potente para monitorear y descubrir varios eventos de todo el mundo en tiempo real.

El ARS incluye un potente procesador en su tarjeta principal y un digitalizador con sensores incorporados que incluyen un geófono o un sensor de movimiento super-sensible para detectar los movimientos de la Tierra. Se puede conectar directamente a una tarjeta RBPi que lo alimentará. Los datos del ARS usan miniSEED para el procesamiento, ya que este es un formato de datos estándar en la industria. La salida también es compatible con JamaSeis, lo que lo hace fácil de aprender, monitorear y analizar.

Estos equipos se pueden utilizar en múltiples situaciones, las instituciones educativas, los grupos de interés de los consumidores, los institutos profesionales, los fabricantes, los entusiastas de RBPi, los científicos ciudadanos, los aficionados y más pueden simplemente conectarse a la red de Raspberry Shakes para comenzar a ver cómo vibra el planeta. Es muy fácil para cualquier escuela o universidad acceder a los datos de cualquier Raspberry Shake en cualquier parte del mundo, lo que les permite monitorear la actividad sísmica de cualquier área activa de terremoto, así como de regiones tranquilas en cualquier lugar. Estas unidades pueden permitir a escuelas e instalaciones educativas institucionales crear conciencia y proporcionar herramientas educativas valiosas.

Una comparación entre los espectros de respuesta de onda normalizados y los espectros de diseño también normalizados, para diferentes zonas, permite describir que partes de dichos espectros deben revisarse, así como los límites que entre diferentes zonas pueden requerir algunos cambios.

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