Criterios para el desarrollo de los análisis probabilísticos del riesgo sísmico en emplazamientos nucleares

Los métodos de evaluación de riesgo sísmico en emplazamientos han experimentado un gran avance en las últimas décadas, debido tanto al progreso de las técnicas aplicables en su análisis como a la experiencia acumulada a lo largo de los años. Dicha circunstancia ha conducido a que hoy en día los análisis de riesgos deban ser desarrollados por equipos de expertos de muy diversas disciplinas, entre las que se incluyen distintos campos de la geología, la geofísica, la geotermia y la ingeniería sísmica.

En el presente artículo se hace una breve revisión de los métodos probabilísticos empleados en la actualidad para la evaluación del riesgo sísmico de emplazamientos nucleares, prestando especial atención a los estudios y análisis geológicos, geotécnicos y geofísicos que dichas evaluaciones precisan.

El 11 de marzo de 2011, una liberación súbita de energía en la superficie de contacto de la placa tectónica del Pacífico con la placa tectónica Norteamericana provocó la fractura de la corteza terrestre, definiéndose una sección aproximada de unos 500 km de longitud y 200 km de ancho. Ello desencadenó un terremoto masivo de magnitud 9 en la escala de Richter y un tsunami que afectó a las costas de Japón con olas superiores a los 10 m de altura. Además de por las numerosas víctimas causadas por el terremoto y el tsunami, dicho terremoto será recordado por el accidente que causó en la central nuclear japonesa de Fukushima Dai-Ichi, que provocó a su vez numerosas víctimas y afectados en diverso grado y produjo la liberación de radionucleidos al mar y a la atmósfera, depositándose posteriormente estos últimos en la tierra y en el océano.

Como consecuencia de dicho accidente, distintos organismos a nivel nacional e internacional relativos a la seguridad nuclear han expresado la conveniencia de proceder a la reevaluación de las condiciones de peligrosidad sísmica de los emplazamientos nucleares, considerando criterios probabilísticos que evalúen con suficiente rigor las condiciones tectónicas y los elementos geológicos que pueden desencadenar eventos sísmicos de relevancia.

En el presente artículo se repasan y describen algunos de los criterios comúnmente aceptados para el desarrollo de dichas evaluaciones probabilísticas con especial atención a los aspectos geológicos, tectónicos, geofísicos y geotécnicos recomendados en la Guía de Seguridad SSG-9 del Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA).

Conforme se especifica en la Guía de Seguridad SSG-9 de la OIEA, se entiende por instalación nuclear tanto las centrales nucleares como los reactores experimentales, las instalaciones de obtención o enriquecimiento de combustible nuclear o aquéllas que tienen por objeto el almacenamiento o reprocesamiento del combustible nuclear gastado.

En términos generales, conforme a la citada normativa, el análisis probabilístico de dichas instalaciones debe basarse en el estudio de las condiciones sísmicas, geológicas y geotécnicas del área de implantación de la instalación en estudio, adquiriendo especial relevancia en dichos análisis los aspectos sismotectónicos locales y regionales que puedan dar lugar a la ocurrencia de un evento sísmico y las condiciones geológicas y geotécnicas del entorno cercano al propio emplazamiento de la instalación, que determinarán la respuesta del emplazamiento a dicho evento. Dichos estudios deben realizarse siempre bajo una óptica probabilística, lo que hará necesario el considerar las posibles incertidumbres alcanzadas en cada uno de los análisis realizados.

Antes de comenzar a describir los métodos actualmente empleados para el análisis de riesgo sísmico conviene recordar la diferencia entre los conceptos de riesgo sísmico y peligrosidad sísmica. El riesgo sísmico viene definido por el producto de la peligrosidad sísmica, que cuantifica la probabilidad que ocurra un evento sísmico de determinada intensidad en el emplazamiento analizado, y la fragilidad de la instalación considerada, entendiendo esta última como la probabilidad de fallo de la instalación nuclear como consecuencia de la aceleración causada por el sismo.

La fragilidad de una instalación nuclear dependerá de sus características constructivas y de los sistemas de monitorización y emergencia establecidos para el control de sus estructuras, sistemas e instalaciones. La peligrosidad sísmica en cambio será intrínseca al propio emplazamiento y estará relacionada con la probabilidad de ocurrencia de eventos sísmicos y con los movimientos del terreno que dichos eventos puedan causar. A la hora de analizar la peligrosidad sísmica de un emplazamiento se deben considerar los siguientes aspectos:

1° Caracterización de las fuentes sísmicas:

• Análisis del régimen sismotectónico regional que incluya las fuentes sísmicas identificadas con la estimación de la incertidumbre obtenida en cuanto a sus límites y dimensiones.
  
• Evaluación de la máxima magnitud potencial de terremoto para cada fuente sísmica identificada, de los ratios de ocurrencia de dichos terremotos y del tipo de relación frecuencia-magnitud que presentan para cada fuente, así como las incertidumbres asociadas a dichos elementos.
  

2° Caracterización del movimiento del terreno:

• Selección de las leyes de atenuación regionales y análisis de la incertidumbre en cuanto al movimiento medio del terreno y su variabilidad en función de la magnitud del terremoto y de la distancia entre las instalaciones y la fuente sísmica.
  

3° Cálculo de la peligrosidad sísmica:

• Obtención de las curvas de peligrosidad sísmica.
  

4º Evaluación de la respuesta del terreno en el emplazamiento:

• Evaluación de la respuesta del emplazamiento en función de sus características geológicas, geofísicas y geotécnicas específicas.

El objetivo de un análisis probabilístico de peligrosidad sísmica será la obtención de una frecuencia anual media en la que se podrían superar las medidas de movimiento y desplazamiento tanto horizontal como vertical del terreno que pudieran comprometer la seguridad de la instalación nuclear. Las curvas de probabilidad de excedencia se emplean a su vez para la obtención de curvas en las que se representa la aceleración pico del terreno (PGA) que puede ser superada para diferentes periodos de retorno y niveles probabilísticos de confianza.

Las curvas de peligrosidad obtenidas se emplean finalmente para analizar la respuesta del terreno en el emplazamiento, denominada en ocasiones amplificación del terreno aunque no siempre tiene porqué tratarse de un efecto de amplificación, que se evalúa mediante modelizaciones específicas sobre la base de las propiedades geotécnicas y geofísicas de los materiales del subsuelo de la instalación nuclear, así como de la litología y estratigrafía presente. Como resultado de dichas modelizaciones se obtienen las predicciones de movimientos superficiales en el terreno, las deformaciones previsibles y las solicitaciones dinámicas en forma de aceleraciones máximas horizontales y verticales del terreno, parámetros que permitirán comprobar la seguridad de los sistemas, componentes y estructuras de la instalación nuclear.

De la metodología expuesta anteriormente para la determinación de la peligrosidad sísmica de los emplazamientos nucleares se desprende la gran importancia que cobra en dicho marco la minimización de las incertidumbres alcanzadas durante todo el proceso de análisis. Para reducir dichas incertidumbres se deberá realizar una recopilación exhaustiva de los parámetros de entrada, aspecto especialmente importante en lo relativo a la identificación de fuentes sísmicas, su caracterización y la evaluación de las máximas magnitudes de terremotos que pueden llegar a originar.

Seguidamente, se señalan algunos criterios básicos acerca del tipo de información relevante que se deberá recopilar para dicha evaluación tanto a nivel documental como mediante el desarrollo de trabajos específicos de campo.

La evaluación del régimen sismotectónico tendrá por objeto la identificación de las fuentes sismogénicas sobre la base del marco geomorfológico y tectónico existentes en la región de estudio.
Dicha evaluación debe incluir todas aquellas estructuras sismogénicas relevantes a efectos, o bien de su potencial de generación de movimientos del terreno en el emplazamiento de la instalación, o bien a efectos de la peligrosidad generada por los desplazamientos originados por el sistema de fallas. En dicho contexto se introduce el concepto de falla capaz, que hace referencia a aquellas fallas que cumpliesen alguna de las siguientes condiciones:

• Si existen evidencias de movimientos pasados con una recurrencia, tal que permitan concluir de manera razonada que pueden ocurrir nuevos movimientos en la superficie o cerca de ésta. Se suelen identificar con el nombre de falla capaz, aquéllas que han mostrado movimiento en los últimos 500.000 años. Sin embargo resulta más adecuado dotar de cierta flexibilidad al concepto de falla capaz, considerando periodos de decenas de miles de años, desde el Pleistoceno Superior - Holoceno hasta la actualidad, en zonas altamente activas donde los datos sismológicos revelen la existencia de periodos de recurrencia cortos y periodos de análisis mayores, desde el Plioceno - Cuaternario, en zonas menos activas.
• Si se puede sospechar que una falla activa conocida puede tener una relación estructural con otra falla, tal que pueda inducir su movimiento cercano a la superficie. Los desplazamientos de falla pueden ocurrir como consecuencia de un terremoto directa o indirectamente, es decir, pueden estar asociados al desplazamiento de una falla primaria, al desplazamiento de una falla secundaria existente o incluso a la formación de una estructura sismogénica a partir de un plegamiento anticlinal o sinclinal.
• Si la máxima magnitud potencial asociada a una estructura sismogénica es lo suficientemente elevada en relación a su profundidad como para prever que puedan ocurrir movimientos en el emplazamiento de la instalación en el marco tectónico regional.

La identificación de dichas estructuras sismogénicas se deberá realizar sobre la base de los datos geológicos, geofísicos, geotécnicos y sismológicos recopilados, atendiendo a los aspectos geológicos de los que se pueda inducir de manera directa o indirecta que dichas estructuras han sido origen de eventos sísmicos en el régimen tectónico actual. En dicha labor resulta determinante la correlación de los datos geológicos y geofísicos obtenidos con los eventos sísmicos históricos e instrumentales registrados.

Todas las estructuras sismogénicas que se hayan considerado relevantes a efectos del análisis de peligrosidad sísmica del emplazamiento deben ser caracterizadas en cuanto a la dirección y longitud de su plano de falla, su anchura, el buzamiento del plano de falla, su desplazamiento total y la dirección de dicho desplazamiento, ratios de deformación, disminución de las tensiones en el terreno, datos paleosísmicos asociados, intensidad y magnitud máximas históricas atribuibles a dicha estructura, complejidad geológica de la estructura (segmentación de la falla, ramificación y relación entre diversas estructuras en el emplazamiento), datos de terremotos y comparación histórica con estructuras similares. Sobre la base de todos esos datos se procederá a estimar el máximo desplazamiento posible y la máxima magnitud de terremoto esperable.

Además de estimar la máxima magnitud esperable para cada estructura sismogénica, se deben establecer relaciones frecuencia-magnitud para determinar su ratio de actividad, el tipo de relación frecuencia – magnitud y el nivel de incertidumbre de dicha relación.

Para caracterizar las zonas de sismicidad difusa, aquéllas cuya sismicidad no pueda atribuirse a unas estructuras sismogénicas concretas, será necesario identificar las diferentes zonas sismotectónicas o zonas de igual potencial sísmico. A efectos del análisis de la sismicidad difusa es de vital importancia estimar la profundidad de origen de dicha sismicidad a partir de los datos recopilados acerca de los sismos históricos e instrumentales en la región de estudio. Como estimación de la máxima profundidad de origen de la sismicidad inducida se puede recurrir al hecho conocido de que los terremotos se originan en la zona de transición de comportamiento dúctil a frágil de la corteza o en la zona situada sobre dicha transición.

Igualmente se debe considerar la denominada sismicidad inducida, que sería aquella sismicidad producida por efecto de la modificación de las tensiones tectónicas de manera antrópica, ya sea por la inyección o extracción de agua del terreno, por la explotación de hidrocarburos o incluso por la construcción y llenado de un embalse.

Conforme a la norma SSG-9 citada anteriormente la amplitud de los estudios a realizar para el desarrollo del análisis sismotectónico se deberán extender a cuatro zonas diferenciadas: la zona regional, la zona regional cercana, el entorno del emplazamiento y el área ocupada por el propio emplazamiento.
En los siguientes apartados se describen los estudios necesarios en cada una de las cuatro zonas especificadas.

3.1 Investigación en el entorno regional

Como área regional de estudio se considera un radio de 300 km alrededor del emplazamiento, si bien dicho radio se puede ampliar si se cree conveniente el análisis de fuentes sísmicas relevantes más lejanas, como puede ser en el caso de zonas intraplaca, o cuando sea necesario el análisis de posibles tsunamis.

El objetivo del análisis regional es conocer la geodinámica general y las condiciones tectónicas de la región en la que se ubica la instalación nuclear, así como, la detección de sistemas de fallas capaces en dicho entorno.

En una primera fase de la metodología de análisis, se deberán recopilar todos los datos disponibles a través de publicaciones científicas o técnicas, bases de datos de servicios públicos geológicos y geográficos, institutos y organismos de investigación, información procedente de proyectos de obra civil o de prospección minera. La investigación del entorno regional suele realizarse bibliográficamente, si bien cuando la información geológica disponible bibliográficamente no se considere suficiente, deberá ampliarse el conocimiento sismotectónico del área regional mediante el desarrollo de trabajos de campo, siendo en todo caso recomendable identificar los efectos sobre el terreno provocados por terremotos históricos o prehistóricos.

El tipo de información que puede resultar de utilidad en el análisis del entorno regional abarcaría los siguientes aspectos:

• Cartografías geológicas y geomorfológicas
  
• Mapas tectónicos y neotectónicos
  
• Fotografía aérea y modelos digitales del terreno del área regional
  
• Información acerca de la estructura de la corteza y la litosfera y datos geofísicos relevantes.
• 
  Datos relativos a los esfuerzos en la corteza terrestre en el área regional.
  
• Datos geodésicos de movimiento del terreno.
  
• Artículos técnicos y otras publicaciones relativas a los aspectos anteriormente mencionados en relación con la ocurrencia de eventos sísmicos o la existencia de estructuras sismogénicas en términos de localización, extensión y ratios de deformación.
  

Como resultado de dichas investigaciones se debe obtener un mapa geomorfológico a una escala mínima de 1:500.000 del área regional en el que se representen las estructuras sismogénicas detectadas y sus correspondientes secciones geológicas.

El mapa geomorfológico obtenido para el radio de 300 km debe contrastarse además, con los datos recopilados relativos a la estructura de la corteza, el régimen de esfuerzos existentes, los sismos y los movimientos geodésicos registrados y la información geofísica conocida. Ésta, que se suele considerar relevante a efectos de dicho análisis, incluiría los siguientes aspectos:

• Mapas, publicaciones contrastadas o datos relativos a la estructura y espesor de la corteza, en tanto en cuanto dicha información puede proporcionar información valiosa acerca de la capacidad de la corteza para absorber esfuerzos tectónicos, de la profundidad máxima de los hipocentros posibles y de la magnitud de terremoto máxima esperable.
  
• Mapas, publicaciones o datos relativos al flujo de calor de la corteza terrestre. Una mayor temperatura de la corteza puede asociarse a la existencia de una corteza menos frágil y más dúctil, en la que resulta menos probable la acumulación de energía por esfuerzos tectónicos que puedan dar lugar a terremotos de gran intensidad. De modo simplificado se suele considerar que en regiones con valores altos de flujo térmico la tasa de ocurrencia de sismicidad será previsiblemente mayor, pero de magnitudes menores y localizada a profundidades más someras, que en regiones de flujo térmico bajo.
• Mapas, publicaciones contrastadas o datos relativos a anomalías gravimétricas, que pueden estar asociadas a actividad sísmica toda vez que pueden ser indicio de la existencia de la yuxtaposición tectónica de materiales de diferente densidad en zonas de falla o de modificaciones en la estructura de la corteza por los esfuerzos y deformaciones presentes en áreas sísmicamente activas. A este respecto, se ha comprobado como en zonas de subducción las áreas con anomalías gravimétricas negativas presentan una mayor actividad sísmica.
  
• Mapas, publicaciones contrastadas o datos relativos a anomalías magnéticas, toda vez que las anomalías lineales pueden indicar la existencia de fallas, o bien por la existencia de una yuxtaposición tectónica de materiales de distintas propiedades magnéticas en terrenos sedimentarios, o bien por las transformaciones geoquímicas asociadas a las zonas de falla.
  

3.2 Investigación en el entorno regional cercano

La investigación en el entorno regional cercano se debe extender a un radio al menos de 25 km alrededor del emplazamiento de la instalación, siendo los objetivos a cubrir en dicho análisis los siguientes:

• Definir las características sismotectónicas del área regional cercana con mayor detalle que el alcanzado en el estudio
  del área regional.
  
• Determinar temporalmente los últimos movimientos de las fuentes sismogénicas detectadas.
  
• Analizar la naturaleza e importancia de los desplazamientos de las fallas, sus ratios de actividad y las evidencias relativas a la segmentación de fallas.
  

Con el objeto de satisfacer dichos objetivos, en la mayoría de los casos será necesario desarrollar investigaciones de campo adicionales para complementar los datos bibliográficos existentes para obtener un mayor grado de conocimiento de la historia tectónica, la geología estructural y la estratigrafía del entorno regional cercano. El estudio de la historia tectónica debe comprender desde el Pleistoceno Superior al Holoceno en zonas interiores a las placas tectónicas y desde el Pleistoceno al Cuaternario en zonas intraplaca.

En la investigación del entorno cercano suele incluirse el empleo de las siguientes técnicas disponibles:

• Técnicas de datación geocronológica de estratos que puedan poner de manifiesto la existencia de desplazamientos generados por fallas, mediante el empleo de diversos métodos (termoluminiscencia, series de U/Th, radionucleidos cosmogénicos o radiocarbono).
  
• Técnicas geofísicas para caracterizar estructuras relevantes en términos de geometría, extensión y ratios de deformación. Las técnicas geofísicas habitualmente empleadas abarcan la sísmica de reflexión y refracción, la gravimetría, y los métodos magnéticos y eléctricos, siendo útil igualmente a dichos efectos el análisis de los flujos de calor en la corteza.
  
• Análisis de las formaciones del Cuaternario en el entorno regional cercano y de su morfología, mediante el estudio de modelos digitales del terreno y fotografías aéreas. En algunos casos puede resultar de interés el desarrollo de estudios edafológicos y de sedimentología como apoyo a dichas tareas.
  

Con el objeto de poder relacionar el régimen tectónico resulta útil asimismo el análisis de datos procedentes de mediciones GPS de movimientos del terreno o de interferometría o registros de ratios de deformación existentes.

Como resultado de dichas investigaciones se debe obtener una cartografía geomorfológica a una escala mínima de 1:50.000, en el que se representen las estructuras sismogénicas detectadas y sus correspondientes secciones geológicas.

3.3 Investigación en el entorno del emplazamiento

La investigación en el entorno de los emplazamientos nucleares debe cubrir un radio no inferior a los 5 km, siendo su objetivo el definir con el mayor detalle posible, la historia neotectónica de las fuentes sismogénicas presentes y las zonas de potencial inestabilidad geológica. Los resultados de dichas investigaciones deben conducir a la obtención de los siguientes documentos:

• Cartografía geológica de detalle con sus correspondientes secciones.
  
• Antigüedad, tipología, ratio de deslizamiento y desplazamiento total de todos los sistemas de fallas presentes.
  
• Identificación y caracterización de movimientos del terreno naturales o de origen antrópico (subsidencias, deslizamientos, existencia de cavidades o procesos de karstificación, etc.).
  

Como resultado de dichas investigaciones se debe obtener una cartografía geomorfológica actualizada, a una escala mínima de 1:5.000, en el que se representen las estructuras sismogénicas detectadas y sus correspondientes secciones geológicas.

3.4 Investigación en el propio emplazamiento

La investigación en el propio emplazamiento de la instalación nuclear debe incluir al menos toda la superficie ocupada por dicha instalación, que típicamente suele abarcar un área de un kilómetro cuadrado. El principal objetivo de dicha investigación sería el análisis de las condiciones geológicas que pudieran dar lugar a desplazamientos permanentes del terreno, asociados a terremotos (subsidencia, licuefacción, karstificación, etc.) así como proporcionar información acerca del comportamiento estático y dinámico del terreno de cimentación de la instalación, como por ejemplo, la velocidad de las ondas P y las ondas S, para su posterior uso en el análisis de la respuesta del terreno ante un evento sísmico.

En la investigación del entorno cercano suele incluirse el empleo de las siguientes técnicas:

• 
  Investigación geológica y geotécnica que permita caracterizar la estructura geológica del emplazamiento. Sondeos, catas, trincheras y ensayos geofísicos, que permitan conocer y definir la litología, la estratigrafía y estructura geológica del emplazamiento y determinar la potencia, profundidad, buzamiento y propiedades estáticas y dinámicas de cada uno de los materiales geológicos presentes (coeficiente de Poisson, módulo de Young, módulo de rigidez, densidad, resistencia al corte, granulometría, características edométricas, etc).
  
• Investigación hidrogeológica que permita conocer la geometría, las características físicas y químicas y las condiciones estacionarias de las aguas subterráneas presentes en el emplazamiento (niveles freáticos, mecanismo de recarga, transmisividades, etc.), así como su influencia en la estabilidad del emplazamiento y su interacción con las cimentaciones realizadas para las centrales nucleares.
  
• Investigación del efecto sitio del emplazamiento sobre la base de información macrosísmica e instrumental existente.

La definición de la información obtenida en la investigación del área del emplazamiento debe ser la suficiente para su representación a una escala mínima de 1:500.

El principal objetivo de dicha investigación será no obstante, la obtención de un perfil de velocidades de las ondas de corte en el subsuelo de la instalación, siendo recomendable que dicho perfil se obtenga al menos, hasta la profundidad del nivel de la roca base o sustrato competente, para el que se han obtenido previamente relaciones de atenuación, de modo que se pueda cuantificar el efecto sitio o efecto de amplificación del subsuelo en el propio emplazamiento. Los métodos de investigación en campo utilizados para la obtención de dicho perfil serían los siguientes, siendo recomendable el empleo de más de una técnica para poder contrastar los resultados obtenidos:

Métodos geofísicos en sondeo

• Ensayo de sonda acústica de suspensión (P-S Logging), que permite obtener velocidades de ondas de compresión (ondas P) y de cizalla o corte (ondas S) hasta 1.000 m de profundidad.
  
• Ensayos Crosshole y Downhole, mediante los cuales se registra la variación de las velocidades de propagación de las ondas P y S y se pueden obtener de manera indirecta los módulos dinámicos de los distintos materiales que componen el subsuelo (módulo de Poisson, módulo de Rigidez, módulo de Young y módulo de compresión). Se trata de los ensayos más extendidos para el registro de velocidades de ondas de corte, si bien se suele indicar como limitación de dichos métodos el posible riesgo de interpretación errónea a partir de los 60 m de profundidad en el caso del ensayo Downhole y de 150 m de profundidad en el caso del ensayo Crosshole, debido a las incertidumbres introducidas por circunstancias tales como, el desvío de los sondeos a mayores profundidades y los fenómenos de expansión geométrica y amortiguamiento de las ondas.
  

Métodos geofísicos superficiales

• Ensayos de reflexión y refracción sísmica, más indicado éste último para el registro de ondas P de compresión que de ondas S de corte.
  
• Ensayos SASW (Spectral Analysis of Surface Waves) y MASW (Multi-channel Analysis of Surface), basados en la propagación de ondas superficiales Rayleigh, que si bien proporcionan menor resolución en profundidad son capaces de abarcar mayores superficies de terreno que los ensayos en sondeo.
  
• Ensayo de refracción de microtremores (ReMi), que obtiene una distribución de la velocidad de ondas de cizalla con la profundidad mediante el análisis espectral de registros de vibración natural del terreno.
  
• Ensayo f-k (Frecuency wave number method), que permite obtener el perfil de velocidades de ondas de corte a través del análisis de la dispersión de las ondas Rayleigh superficiales mediante una transformación frecuencia- número de onda.
  
• Ensayos SPAC (Spatial Autocorrelation Method) y MMSPAC (Multi mode SPAC), que emplean el ruido ambiente como señal para la obtención de los perfiles de onda de corte, por lo que resulta de bastante utilidad en zonas con ruido ambiente elevado que pudieran interferir en los resultados obtenidos por otras técnicas.

En general todos los métodos geofísicos superficiales presentan resoluciones aceptables para la determinación de velocidades de ondas de corte a poca profundidad, siendo no obstante necesario recurrir a ensayos en sondeo para obtener registros fiables en profundidad.

Otro ensayo habitualmente empleado en la caracterización sísmica de emplazamientos es el ensayo HVSR (Horizontal/Vertical Spectral Ratio method), método no intrusivo basado en la recolección y análisis de micro-vibraciones ambientales en la superficie del terreno que se emplea para la obtención del periodo fundamental del suelo, parámetro fundamental para conocer el riesgo de que se produzcan amplificaciones sísmicas que puedan afectar a los sistemas y estructuras de una instalación por resonancia. El ensayo HVSR resulta además muy útil cuando se emplea el ensayo MASW para la determinación del perfil de velocidades de ondas de corte en el terreno, al permitir contrastar en profundidad el perfil estratigráfico inferido del ensayo MASW.

Dentro del proceso de análisis probabilístico se hace necesario igualmente la recopilación de un catálogo sísmico en el que se incluyan todos los eventos sísmicos prehistóricos, históricos e instrumentales, siendo estos últimos aquéllos de los que se dispone de registro de sismógrafos o acelerógrafos.

Al margen de toda la información que pueda recopilarse en las diferentes escalas existentes de intensidad y magnitud, en función de la información histórica disponible, en la actualidad se considera la magnitud momento como la mejor forma de definir un terremoto, magnitud que se obtiene mediante la siguiente expresión a partir del momento sísmico (Mo):

siendo el momento sísmico Mo (dyn·cm) una variable que representa la energía liberada por el terremoto que considera tanto el área de ruptura de la falla como la resistencia ejercida por el terreno al deslizamiento, pudiéndose expresarse de la siguiente manera:

donde μ (dyn/cm²) representa el módulo de rigidez del terreno, A (cm²) el área de ruptura de la falla y Δu (cm) el valor medio de dislocación o desplazamiento de la falla.

Igualmente se considera de interés la recopilación de los denominados mecanismos focales, que son representaciones gráficas de los eventos sísmicos que incluyen la dirección y buzamiento del plano de falla en proyección estereográfica, la magnitud momento en función del tamaño de representación del gráfico y la distribución de esfuerzos de compresión y dilatación en la región focal, representándose las áreas compresivas como áreas coloreadas y las zonas de dilatación como áreas en blanco.

De manera general, a la hora de realizar un catálogo sísmico para la implementación de un análisis probabilístico de peligrosidad sísmica deberán recopilarse las siguientes categorías de datos:

Fecha y duración del evento
Coordenadas del epicentro y profundidad focal
Información acerca de sismos premonitores y sismos réplica
Magnitud, intensidad y cualquier otra información que pueda ayudar a identificar el régimen sismotectónico del emplazamiento, tales como el momento sísmico, el mecanismo focal, el descenso de tensiones en la corteza, etc.
Información macrosísmica disponible (isosistas, intensidad en la instalación estudiada, evidencias de sus efectos sobre el suelo y el paisaje, etc.).
Información sobre la falla causante del evento
Registros disponibles de sismógrafos y acelerógrafos

En la recopilación de los eventos sísmicos de las épocas prehistórica, histórica e instrumental se debe poner especial cuidado en uniformizar los datos obtenidos, especialmente en lo que respecta a su intensidad, magnitud, localización y su profundidad focal, siendo igualmente imprescindible a efectos probabilísticos estimar la incertidumbre obtenida en todos los datos recopilados. Dicho análisis de incertidumbres deberá ser especialmente cuidadoso en el caso de la recopilación de los terremotos prehistóricos e históricos, donde será necesaria la aplicación de técnicas paleosísmicas y arqueológicas.

La recopilación de los eventos sísmicos permitirá relacionar dichos eventos con las fuentes sísmicas detectadas y estimar relaciones de atenuación y espectros de respuesta adecuados. Por otra parte, los mecanismos focales obtenidos serán asimismo una valiosa información a la hora de interpretar el régimen sismotectónico en el área de estudio, en relación con las investigaciones geológicas realizadas en los entornos regional, regional cercano y en el entorno del emplazamiento.

Accidentes como el ocurrido en la central nuclear japonesa de Fukushima Dai-Ichi en el año 2011 han puesto de manifiesto la necesidad de considerar con mayor rigor los aspectos geológicos, geofísicos y geotécnicos implicados en el análisis de la seguridad sísmica de los emplazamientos nucleares.

En tanto en cuanto la naturaleza de los parámetros que influyen en el riesgo sísmico implican cierto nivel de incertidumbre intrínseca, no sólo en lo referente a los aspectos geológicos relativos a la existencia de sistemas de fallas capaces, sino también en aquéllos aspectos sismológicos geotécnicos y geofísicos relacionados con la predicción del movimiento del terreno, resulta aconsejable abordar los análisis de riesgo sísmico mediante el empleo de métodos probabilísticos frente a los métodos determinísticos empleados en épocas anteriores.

Como se muestra en el presente artículo, dentro de los análisis probabilísticos del riesgo sísmico, resultan de especial importancia el conocimiento en detalle de los aspectos geológicos, geofísicos y geotécnicos involucrados en el análisis de la peligrosidad del emplazamiento, debiendo desarrollarse una gran variedad de trabajos de recopilación de información y estudios, tanto en gabinete como en campo, que permitan reducir las incertidumbres del proceso probabilístico en aras de una cuantificación del riesgo lo más precisa posible.
La prevención con el desarrollo de los mejores planes de seguridad y emergencia basados en el conocimiento del riesgo sísmico del emplazamiento es la primera medida a adoptar.

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