Integración de tecnologías de observación sísmica en gemelos digitales para el diagnóstico de la salud estructural de infraestructura y líneas vitales

Los países ubicados en el Cinturón de Fuego del Pacífico, como el Perú, están expuestos a una elevada actividad sísmica que los coloca en riesgo constante de terremotos de gran magnitud. Estudios recientes advierten sobre la posible ocurrencia de un sismo de magnitud Mw 8.8 en la región central del país, donde se concentra más de la mitad de la población. Este escenario representaría un riesgo crítico de pérdidas humanas y económicas debido al colapso de infraestructura esencial y de sistemas vitales como agua potable, electricidad, alcantarillado, carreteras y telecomunicaciones. Dada la alta vulnerabilidad de las infraestructuras del país, es necesario desarrollar herramientas innovadoras que permitan anticipar el daño sísmico a gran escala y mejorar la planificación y respuesta ante desastres. Actualmente, los modelos numéricos permiten estimar el daño estructural de manera individual, pero su aplicación a cientos de edificaciones en zonas urbanas requiere demasiado tiempo y recursos, lo que limita su uso práctico. Esta dificultad impide obtener diagnósticos rápidos que orienten decisiones en la gestión del riesgo. Para superar esta limitación, se propone desarrollar una metodología que permita estimar de forma rápida y eficiente el daño sísmico potencial en zonas urbanas, mediante la construcción de un modelo tridimensional de alta fidelidad que represente el comportamiento dinámico de toda una ciudad, optimizando recursos computacionales y económicos. La hipótesis central plantea que integrar modelos numéricos tridimensionales con datos de observación sísmica permitirá generar un gemelo digital urbano capaz de reproducir con precisión la respuesta sísmica real. Para ello, se recopilará información geotécnica, estructural, topográfica y de líneas vitales de una zona urbana representativa, complementada con mediciones de campo y datos de redes de monitoreo sísmico. Esta información permitirá construir un modelo 3D inicial que será calibrado para reproducir registros reales de sismos anteriores y validado con ensayos de vibración controlada en laboratorio. Los datos obtenidos se integrarán al modelo para obtener un gemelo digital confiable que refleje el comportamiento dinámico del sistema suelo–estructura ante terremotos. El objetivo general del proyecto es desarrollar y validar una metodología integral para crear gemelos digitales aplicados a la evaluación sísmica de áreas urbanas. Entre los objetivos específicos se incluye: recopilar y sistematizar información sobre suelo, estructuras y líneas vitales; construir y calibrar modelos tridimensionales de alta fidelidad usando técnicas de computación de alto rendimiento; y aplicar la metodología en una zona urbana altamente vulnerable, como Tacna, para estimar su respuesta sísmica y diagnosticar el estado estructural de su infraestructura. Esta validación permitirá luego transferir la metodología a otras ciudades como Lima, simulando escenarios sísmicos históricos y sintéticos de gran magnitud. Se espera que el proyecto genere un gemelo digital urbano validado que reduzca de forma sustancial el tiempo y los costos requeridos para evaluar el riesgo sísmico en zonas urbanas, y que sus resultados sean difundidos mediante publicaciones científicas y técnicas. La implementación de este enfoque fortalecerá las capacidades de planificación, preparación y respuesta ante terremotos, incrementando la resiliencia de las comunidades expuestas y mitigando las pérdidas humanas y económicas asociadas a futuros desastres.