El Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional con la finalidad de fortalecer la capacidad de vigilancia del Volcán Cotopaxi, instaló dos nuevas estaciones a una distancia de 4 y 10 km del cráter para monitorear los gases que emite el volcán en el flanco occidental.

Los equipos denominados DOAS (espectrometros de absorción óptica diferencial) miden automáticamente la cantidad de luz en todas las direcciones del horizonte, cuando intercepta gases en el ambiente permite medir la cantidad de óxido de azufre y otros componentes que emana el volcán, trasmitiendo los datos cada cinco o diez minutos en tiempo real.

Los datos obtenidos son enviados por el Instituto Geofísico a la Red NOVAC, red liderada por la Universidad Chalmers en Suecia y encargada de la Observación de Cambios Volcánicos y Atmosféricos para medir la emisión de gases de 33 volcanes considerados los más importantes del mundo.

Para este Fin, el Instituto Geofísico invitó al Doctor Santiago Arellano de la Universidad de Chalmers para que realice en el Ecuador, los análisis científicos del volcán Cotopaxi y participe en la instalación de estos equipos. Durante su visita, el científico destacó que el Volcán Cotopaxi es uno de los mejores monitoreados a nivel mundial al contar entre otras técnicas con la infraestructura fundamental para la vigilancia de la emisión de gases volcánicos

La adquisición de estos equipos fue realizado por el Instituto Geofísico, con un valor aproximado de 30 mil dólares. Los quipos fueron ensamblados en Suecia por la Universidad de Chalmers

Con la finalidad de tener todas las señales generadas en las estaciones de monitoreo sísmico y volcánico en tiempo real, el Instituto Geofísico tomó la decisión de diversificar los medios de transmisión de datos para garantizar confiabilidad y en casos de estaciones estratégicas, redundancia de información. Contamos con las siguientes redes:

Transmisión por Fibra Óptica

Gracias a la colaboración de CELEC-TRANSELECTRIC, el Instituto Geofísico cuenta con 20 nodos distribuidos en todo el país, para transmisión de datos por Fibra óptica, en cada nodo se cuenta con una capacidad de un E1. Además se tiene un enlace de fibra que comunica el IG con la matriz de  CELEC-TRANSELECTRIC con una capacidad de 1 STM1. Por medio de esta red se transmiten 48 estaciones de monitoreo.

Mapa de la red de Fibra Optica y los nodos que utiliza el IGEPN

Transmisión por la red central de Microondas

Desde el año 2011 el Instituto Geofísico cuenta con una red propia de transmisión por microondas que abarca la sierra central con 9 enlaces y con una ampliación hacia el  Oriente en el 2014 con 2 enlaces adicionales y para el 2015 se tendrán 10 enlaces adicionales hacia la costa. Por este medio actualmente se transmiten 47 estaciones de monitoreo y  próximamente se transmitirán 27 estaciones más.

Transmisión por la red Satelital

Desde el año 2013 se instalaron 15 estaciones en todo  el país con un nodo de transmisión principal y un nodo de respaldo. Esta red tiene como objetivo ser el respaldo en caso de catástrofes que impidan toda clase de comunicaciones, por lo que involucra las estaciones ubicadas en  borde del Ecuador. Por este medio se transmiten 25 estaciones de monitoreo.

Transmisión por tecnología Spread Spectrum

Esta forma de transmisión es utilizada como complemento para los enlaces de última milla hacia los nodos principales de las redes de fibra óptica, microondas y satelital, formado redes locales que incluyen estaciones, repetidoras y puntos de recepción. Para esto se utilizan radios Spread Spectrum en la banda no licenciada de 900 MHz, con un alcance de hasta 90 Km en línea de vista y una capacidad de 154 kbps.  Se tiene dos tipos de interfaces, Ethernet y RS-232. Las antenas para estas redes son diseñadas y construidas en el IGEPN. Se tienen implementadas 35 redes con esta tecnología.

Transmisión por Wi-Fi de largo alcance

Esta tipo de transmisión fue implementada para monitoreo exclusivo de estaciones del Tungurahua y Cotopaxi dentro de un proyecto de cooperación Japonesa. La red de transmisión está compuesta por 10 estaciones y 8 repetidoras, adicionalmente ayuda a la transmisión de 6 estaciones de monitoreo volcánico. Los radios operan en la banda no licenciada de 5.4 – 5.7 Ghz, con un alcance de hasta 48 Km y una capacidad de 108 Mbps.

Transmisión por Internet

Transmisión analógica en UHF

Este tipo de transmisión fue la primera implementada en el Instituto Geofísico y todavía funciona actualmente con radios en bandas licenciadas en UHF, con alcance de hasta 200 Km, y potencia de hasta 2 W, estos radios funcionan transmitiendo una portadora en las frecuencias de audio. Actualmente se transmiten 26 estaciones sísmicas.

Transmisión por Internet

Algunas estaciones en el país, se encuentran lejos de los nodos de transmisión con que cuenta el Instituto Geofísico, por lo que para obtener datos en tiempo real se ha recurrido al servicio de Internet de las distintas localidades donde se encuentran las estaciones y esto se logra por medio de IPs públicas. Las estaciones que utilizan este medio de transmisión son 16, casi todas de monitoreo geodésico.

Transmisión de voz

Esta red es de vital importancia para la comunicación verbal con el personal que trabaja fuera de las oficinas del Instituto Geofísico cuando realiza trabajos de campo y de mantenimiento de toda la instrumentación, por lo que cuenta con repetidoras de voz en puntos estratégicos para el acceso con radios portátiles y con enlaces entre estas repetidoras, para tener una comunicación total dentro del área de cobertura de la red. Se cuenta con 8 repetidoras en la banda de UHF, dos estaciones base y 12 enlaces en la frecuencia de 5.8 Ghz

La Red Nacional de Sismógrafos empezó su instalación a finales de la década de los años 70’s; los instrumentos usados al inicio fueron sensores de periodo corto de una componente. En los 80’s y 90’s se instalaron sensores de tres componentes de periodo corto. Desde el principio las estaciones tuvieron transmisión a tiempo real usando radios analógicos. Las redes se concentraron fundamentalmente en la zona andina, como se observa en la Figura 1, con el objetivo de monitorizar los volcanes, hacia mediados de los 90’s, se instalaron estaciones en la zona costera. Las crisis volcánicas del Guagua Pichincha, Tungurahua, Cotopaxi y Reventador llevaron a la instalación de estaciones temporales por algunos períodos. En la actualidad, no están instaladas.

A inicios del 2000, el Consorcio IRIS (Incorporated Research Institutions for Seismology), instaló dos estaciones en el Ecuador, la una ubicada cerca de la ciudad de Otavalo (OTAV) y la otra en Puerto Ayora en las Islas Galápagos (PAYG). Estas estaciones forman parte de la red mundial y están compuestas de sensores banda ancha y acelerógrafos.

En cooperación con el Geological Survey of Canada (GSC), University of Hawaii (UH) y University of Mississippi (UM), en 2008 se instalaron 3 estaciones sísmicas de banda ancha en Riobamba (RIOE), Lita-Imbabura (LITE) y las cercanías de Macas (MACE), adicionalmente las estaciones de Riobamba y Lita cuenta con equipos de infrasonido, y un GPS de alta resolución en Riobamba, para el monitoreo de la deformación cortical. Los equipos de infrasonido son usados como parte de los sistemas de monitoreo de los observatorios volcánicos.

En el 2007 el programa DIPECHO financió un proyecto para el fortalecimiento de la capacidad de la población y cuyo ejecutor fue CRS (Catholic Relieve Services) en colaboración con el IRD (Institut de Recherche pour le Développement), se instalaron 3 estaciones sísmicas nuevas con sensores de período corto y de tres componentes; estas estaciones se ubicaron en la Costa (JAMA (modernizada), PECV, GOLV). Solo dos estaciones permanecen instaladas al momento.

En el 2008 dentro del mismo programa DIPECHO se financió un nuevo proyecto cuyo ejecutor fue igualmente CRS, se instalaron 4 estaciones de banda ancha (30 seg) al sur del Ecuador (YANT, ARNL, CATA, PLAY). Dos de estas estaciones fueron reubicadas y tienen otros códigos.

Desde el año 2007 y hasta el 2009, dentro del marco del proyecto de “Variabilidad del proceso de subducción y potencial sísmico a lo largo del margen de Los Andes del Norte (ADN)”, financiando por la Agencia Nacional para la Investigación de Francia, se instalaron 9 estaciones multiparamétricas en la zona costera del Ecuador. Estas estaciones están compuestas por sensores sísmicos de banda ancha, GPS y acelerógrafos.

Con el proyecto Multinacional Andino (2011), Geociencias para las Comunidades Andinas se instalaron 3 estaciones de banda ancha en la provincia de Imbabura, que están ubicadas en las cercanías de Yahuarcocha (YAHU), el volcán Imbabura (IMBA) y Urcuquí (URCU) (Figura 1).

Adicionalmente, dentro de programa francés Séismes à l’école (http://www.edusismo.org), que tiene como objetivo poner en contacto directo a los alumnos con los fenómenos sísmicos y desarrollar proyectos de investigación tendientes a comprender mejor el mecanismo de su generación, se instaló en el 2008 una estación sísmica en el colegio La Condamine de Quito (QTOE). Está consta de un sensor sísmico de 5 seg.

La historia de la red se puede apreciar en la Figura 1.

Desde el año 2009 hasta el 2012 el proyecto de investigación “Fortalecimiento del Instituto Geofísico: ampliación y modernización del Servicio Nacional de Sismología y Vulcanología (Programa Nacional de Sismología y Vulcanología)” financiado por la SENESCYT, permitió modernizar y ampliar la Red Sísmica Nacional. Cuenta con sensores de banda ancha y digitalizadores de mejor resolución.

Con el fin de completar lo iniciado con el proyecto de investigación se propuso el proyecto “Fortalecimiento del Instituto Geofísico: ampliación y modernización del Servicio Nacional de Sismología y Vulcanología (Programa Nacional de Sismología y Vulcanología) segunda fase” financiado a través de canje de deuda entre Ecuador y España, completó la transmisión a tiempo real y también mejoró las estaciones que estuvieron instaladas con anterioridad al proyecto con Senescyt.

Desde el 2012 se tiene el proyecto de inversión “Generación de capacidades para la difusión de alertas tempranas y para el desarrollo de instrumentos de decisión ante las amenazas sísmicas y volcánicas dirigido al sistema Nacional de Gestión de Riesgos”, financiado por Senplades, continuó con la modernización de la red.

Por otro lado, los proyectos: "Mejoramiento de la capacidad de monitoreo de terremotos y tsunamis para la alerta temprana de tsunamis", financiado por JICA-Japón; “Sistema de alerta temprana para eventos de tsunami y control de represas”, financiado por el Estado Ecuatoriano y el “Fortalecimiento del sistema nacional de alerta temprana: desbordamiento de ríos en cuencas priorizadas y tsunamis” cofinanciado por el BID, permitirán densificar, así como implementar nueva tecnología sísmica y optimizar la red en el margen costero, desde la provincia de Esmeraldas hasta El Oro.

Adicionalmente, se incluye en la red, la estación perteneciente a la red de monitoreo del Oleoducto de Crudos Pesados OCP (BV15).

En la tabla 1 se muestra el detalle de las características de la RENSIG al momento, que en total suman 65 estaciones, en la figura 2 también se presenta la distribución de las mismas.

Tabla 1.- Detalle de las estaciones sísmicas que forman parte de la Red Nacional de Sismógrafos Instituto Geofísico RENSIG. Hay que indicar que en algunos sitios están co-localizados sensores acelerográficos pertenecientes a la Red Nacional de Acelerógrafos RENAC y también los sensores very strong motion (VSM), que son sensores sísmicos que permiten cubrir un amplio rango de frecuencias.

¿Qué es un acelerógrafo?

Los acelerómetros o acelerógrafos permiten la obtención de un gráfico denominado (acelerograma), lo cual muestra la variación de aceleraciones en el lugar determinado. Son instrumentos que poseen tres sensores ortogonales y registran el movimiento del suelo en la componente vertical, norte-sur y este-oeste. Este tipo de instrumentos permiten el registro máximo de los eventos sísmicos, posteriormente los datos obtenidos son procesados y analizados, determinando los valores de aceleración máxima y su escala de intensidad, con las características que ha sido sometida las estructuras durante un sismo o un terremoto destructivo.

En el Ecuador se cuenta con una red acelerográfica permanente RENAC, permitiendo llevar a cabo el registro de las señales sísmicas de mayor impacto y destrucción.

Reseña Histórica

Con el proyecto FEIREP e IRD se instalaron equipos de monitoreo en todo el Distrito Metropolitano de Quito, detectando así movimientos fuertes generados por las placas tectónicas.

Figura 1.- Estaciones instaladas en el Distrito Metropolitano de Quito. (Viracucha C., Singaucho JC. - IGEPN)

En el 2008 - 2012 nace el proyecto “Fortalecimiento del INSTITUTO GEOFÍSICO Ampliación y Modernización del Servicio Nacional de Sismología y Vulcanología” financiado por la SENESCYT. Logrando cubrir todo el territorio nacional con equipos acelerográficos de alta calidad y tecnología de punta.

Figura 2.- Distribución de equipos acelerográficos en el Ecuador (Viracucha C., Singaucho JC. - IGEPN)

En el año 2014 el IGEPN y el OCP mediante convenio de ampliación de monitoreo sísmico, se instalan equipos acelerográficos a lo largo del tubo de Oleoducto de Crudos Pesados.

Figura 3.- Distribución de equipos acelerógraficos en la red de OCP (Viracucha. - IGEPN)

El primer acelerómetro se lo instala en la Escuela Politécnica Nacional, posteriormente se amplía la cobertura en todo el Distrito Metropolitano de Quito y con la Red Nacional de Acelerógrafos (RENAC) se cubre las 3 regiones: Costa, Sierra y Oriente en la principales ciudades, recopilado valiosa información para el estudio del movimiento del suelo y el cálculo de aceleraciones, lo cual se emplea en la construcción de leyes de atenuación, lo que constituye un ente fundamental para el análisis de la amenaza sísmica en el territorio ecuatoriano, además del estudio de movimiento del suelo en las principales ciudades estableciendo el grado de respuesta sísmica en las edificaciones .