El terremoto de Limón de 1991 tuvo una magnitud de 7.6 según el Global CMT. El evento se originó en el Valle La Estrella y fue producido por una falla inversa. En ese año, el LISUCR no contaba con instrumentación acelerográfica en gran parte del país. Los equipo se distribuían principalmente a lo largo de la costa Pacífica y el Valle Central. Este sismo fue registrado por las estaciones mostradas en el siguiente mapa.

La estrella roja marca la ubicación del epicentro. Los registros de aceleración se obtuvieron de los equipos analógicos SMA-1 de Kinemetrics que fueron filtrados en el rango 0.8-23 Hz debido a las limitantes mecánicas de los mismos. Actualmente, el rango de frecuencias de los nuevos acelerógrafos digitales que opera el LISUCR es de 0.05-25 Hz.

Esta es la lista de las estaciones existentes en 1991.

ASRM Recinto de la UCR en San Ramón

AALJ junto al Parque Central de Alajuela.

SBN1 Edificio del Instituto Costarricense de Electricidad en La Sabana.

SCMA Biblioteca Carlos Monge Alfaro en el campus de UCR en San Pedro.

SHTO clínica de Hatillo.

CCTG Parque Central de Cartago.

CCCH Represa de Cachí

SISD Oficinas de la sucursal del Instituto Nacional de Seguros en San Isidro de El General.

Al presente, solamente las estaciones ASRM, SHTO, CCCH y SISD se mantienen en los mismos sitios que en 1991 (SHTO cambió de nombre por SHTH y CCCH por CCHI). El resto de equipos fue cambiado de lugar por diferentes motivos: el CCTG se tuvo que retirar debido a que se remodeló el Parque Central de Cartago, lo mismo que AALJ cuando el antiguo lugar pasó a formar parte de un museo. SCMA y SBN1 se encontraban en edificios.

Esta figura muestra el registro en la estación SISD, es uno de los más cercanos al epicentro. En la componente NS, se muestra lo que parecen ser al menos tres paquetes de energía correspondientes probablemente a la ruptura de tres asperezas dentro de la falla. Montero et al. (1992) señalan hasta cinco subeventos.

La siguiente imagen muestra la ubicación del epicentro y el tamaño aproximado de la zona de ruptura utilizada en esta simulación. La misma se basó en la calculada por el Servicio Geológico de Estados Unidos (USGS) que utilizó un mecanismo con una orientación 103 grados, inclinación 25 y ángulo de deslizamiento de 58 grados (mostrado en la figura). En esta simulación, la inclinación se tomó de 30 grados y la profundidad del hipocentro a 16 km.

El plano de falla mide 100 km de longitud por 40 km de ancho. La línea roja en la figura muestra la parte superior de la falla y las líneas punteadas su proyección a profundidad según el mecanismo focal.

En esta simulación, se calcularon registros sintéticos con el uso del Broad Band Program (BBP) versión 19.4 del Southern California Earthquake Center (SCEC). Este es un software que puede generar registros de aceleración en el rango 0-20+ Hz. Se llevaron a cabo un total de 750 simulaciones numéricas y se escogió aquella en la que la diferencia del espectro rotd50 de las estaciones de 1991 fuera mínima comparado con el de las estaciones del 2021. La siguiente figura muestra las trazas de los registros de aceleración observadas en rojo y la sintética en negro para las componentes este-oeste (EW) y norte-sur (NS) correspondiente a la simulación número 607.

La figura siguiente muestra la distribución de los desplazamientos máximos dentro del plano de falla para la simulación número 607 y la de la derecha el tiempo de ruptura. El desplazamiento máximo es de 6 m y la duración de ruptura total es de unos 40 s.

En este mapa se ve la proyección del modelo de falla sobre el país. Las zonas oscuras corresponden a las asperezas, aquellas regiones donde se libera la mayor cantidad de energía durante la ruptura. El mayor desplazamiento se da a profundidad, cerca del hipocentro en dirección oeste.

Utilizando ese modelo, se procedió al cálculo de registros sintéticos en los sitios en los que el LIS posee equipos instalados desde el 2010. Se trata de unos 114 sitios. Los efectos de sitio se simularon usando la velocidad de onda cortante de los primeros 30 m (Vs30). Estos datos fueron derivados de la topografía de manera tal que los valores son mayores para los valles y llanuras que para las zonas con pendientes pronunciadas. El modelo de velocidades corresponde al del centro de Japón (el BBP no puede utilizar modelos de corteza distintos a los proporcionados con el software).

La aceleración máxima calculada de esta manera fue de 538 gales en la estación LTAL en el Colegio de Talamanca, seguido de LVES con 502 gales enla Cruz Roja del Valle La Estrella y 415 gales en CTBA en Turrialba UCR. La intensidad en la escala JMA alcanzaría valores de 6+ en LTAL y 6- en las otras dos estaciones (valores de Mercalli de IX-X en el primer sitio y VIII-X en los otros dos).

El mapa de intensidades sísmicas JMA muestra valores de entre 5+ y 6- en la región del Caribe Sur principalmente. El valor mínimo de intensidad sería 3 a 2 en la región de Guanacaste.

Los espectros del Código Sísmico de Costa Rica 2010 habrían sido superados en algunos sitios del Caribe. Este mapa muestra en forma de color que tan cerca estuvieron los registros calculados de haber superado el espectro de diseño propuesto en el CSCR-2010. Consulte aqui el resto de espectros del CSCR-2010

Esta es la comparación de los valores de aceleración máxima registrada en 1991 y la obtenida con esta simulación en sitios donde había un acelerógrafo instalado. En general, los registros simulados tienden a dar un valor de intensidad JMA bastante similar al observado en 1991 y con valores de aceleración máxima aceptables. Cachí es la excepción, los valores simulados son mayores a los registrados.

Los puentes de la Red Vial Nacional se verían afectados por la sacudida sísmica. Según esta metodología, algunos de ellos requerirían diferentes grados de inspección. Este es daño estimado según curvas de fragilidad, este es el daño por licuefacción. El daño combiando: Licuefacción + Fragilidad y este es el resultado final mostrando la prioridad de la inspección.  En cada mapa, el epicentro del sismo se muestra mediante círculos, la ubicación de los puentes se muestra como rombos de diferente color según sea el nivel de atención que requerirían.

Los siguientes mapas muestran el valor de la intensidad JMA sobre los sitios de la Caja Costarricense del Seguro Social (CCSS), Cruz Roja Costarricense, Centros educativos, Instituto Nacional de Seguros y Estaciones de Bomberos.

Mapa interactivo de la intensidad en sitios de la CCSS

Mapa interactivo de la intensidad en sitios de la Cruz Roja Costarricense

Mapa interactivo de la intensidad en Centros Educativos

Mapa interactivo de la intensidad en sitios de Bomberos y del INS

Referencia:

Montero, W., M. Pardo, L. Ponce, M. Fernández y W. Rojas. (1992). Evento principal y réplicas importantes del Terremoto de Limón. Rev. Geol. Am. Central, Vol Esp. Terremoto de Limón. DOI 10.15517/rgac.v0i0.13434