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Proponen nuevos estudios geofísicos para detectar zonas de riesgo y reducir hundimientos y fracturas

La subsidencia genera agrietamientos y hundimientos de casas y calles. Foto: Esteban Hernández.

12-03-2012

Por María Luisa Santillán y Mónica Genis Chimal, DGDC-UNAM


Durante años, algunas zonas de la ciudad de México han registrado mayores hundimientos que otras. Una de las principales razones es que este asentamiento fue creado sobre un lago; sin embargo, no es la única. Debido a la evolución geológica del terreno, es inevitable que éste se hunda en todo el mundo. El problema se presenta cuando la actividad humana, como la extracción de agua del subsuelo, genera que dicho fenómeno no sea parejo.

Muchos de estos hundimientos se relacionan con un fenómeno geológico conocido como subsidencia, que al ser propio de la naturaleza tiene efectos que provocan fallas y llegan a generar montañas o cuencas en el sentido más extenso. A nivel más local, la influencia de la subsidencia se observa en fracturas y hundimientos que se presentan en las calles, por lo que está asociada a problemas de origen humano, como fallas en tuberías y extracción o fugas de agua.

Se sabe que estas intervenciones socavan el material del subsuelo hasta generar un fenómeno llamado tubificación, que es la generación de tubos que interconectados hacen que el volumen afectado pierda su capacidad de carga, en casos extremos, estos pueden colapsar y formar, incluso, cavernas.

De acuerdo con el maestro Gerardo Cifuentes Nava, del Instituto de Geofísica (IG) de la UNAM, este fenómeno natural es acelerado en las zonas urbanas por la intervención del hombre. Explicó que aunque no hubiera habitantes ni edificios en lo que hoy es la ciudad de México, el desbalance hidrológico que sufriría la zona al ser un lago provocaría el hundimiento de ese espacio, aunque aclaró que el fenómeno sería parejo. “Lo que estamos haciendo nosotros al sacar el agua es disecar artificialmente y acelerar los procesos”, dijo.

El doctor René Chávez Segura, también investigador del IG, comentó que el hundimiento y fracturamiento de la ciudad es un problema real, cuyas implicaciones sociales y económicas son importantes. Además de que estos fenómenos son una muestra de que la planeación de la ciudad no fue adecuada, lo cual se observa en las constantes fracturas de las casas y avenidas de la capital mexicana.

Estudio del subsuelo

En la actualidad, el grupo de trabajo del doctor René Chávez Segura está enfocado en el estudio del subsuelo a partir de métodos geofísicos, dos de los cuales son el método eléctrico y el electromagnético, es decir, el radar de penetración terrestre (GPR, por sus siglas en inglés).

El radar es un instrumento que ofrece un método rápido, no invasivo y de fácil interpretación. Algunas de sus limitaciones son técnicas, ya que no puede medir a profundidades mayores de 30 metros, pues se pierde resolución horizontal del terreno. Una limitante física es la humedad del terreno en donde el radar no funciona. Esto se debe a que las propiedades eléctricas del subsuelo cambian drásticamente bajo estas condiciones de alta saturación y la señal electromagnética no responde de manera adecuada.

Cuando el radar no puede utilizarse se ocupa la tomografía eléctrica, de la cual existen distintos tipos. La utilizada por el equipo del Instituto de Geofísica consiste en tirar perfiles en la superficie, enviar una corriente eléctrica hacia el subsuelo y medir la diferencia de potencial en la superficie. “Es algo así como enviar una corriente eléctrica y encender un foco, entonces vamos pasando el foco en la superficie a ver qué tanto prende y qué tanta brillantez da, lo cual va a depender de cómo se comporte el subsuelo y qué tanta resistencia nos oponga a la corriente eléctrica”, explicó el doctor René Chávez Segura.

El procedimiento para utilizar la tomografía eléctrica consiste en enterrar varios electrodos en el suelo a una profundidad aproximada de 60 centímetros. Dos de estos electrodos inyectan una corriente eléctrica, mientras que el resto mide la diferencia de potencial y por leyes de electrodinámica se obtiene la resistencia del punto que se está midiendo, denominado punto de asignación.

“Si somos capaces de ir moviendo esos electrodos de una manera simultánea y abrirlos, por geometría vamos a estar introduciendo energía eléctrica a mayor profundidad y medir esa resistencia también a mayor profundidad. Si podemos cartografiar cómo es esa resistencia en el subsuelo, podemos ver una distribución de esa propiedad tanto de forma horizontal como vertical”, explicó el investigador.

Trabajo conjunto

La zona Oriente de la ciudad de México es una de las que mayor hundimiento ha registrado en las últimas décadas. Es común observar escenarios en los cuales pareciera que el piso se está levantando, aunque en realidad se está hundiendo lo que está a su alrededor; esto significa, en ocasiones, que la parte levantada es la única que está asentada sobre suelo sólido.

Desde hace algunos meses, un grupo de investigación del Instituto de Geofísica trabaja con la Delegación Iztacalco en el registro cartográfico de algunas zonas. Cabe señalar que trabajos de esta naturaleza también se han realizado con las delegaciones Iztapalapa y Milpa Alta, así como en el municipio de Coacalco, Estado de México. Asimismo, participaron en la exploración geofísica de la ciudad de Guatemala en 2010, donde se produjo un agujero de 48 metros de profundidad por 25 metros de ancho.

En Iztacalco realizan la cartografía de zonas de riesgo que han sido detectadas por la Delegación. El alto daño a sus infraestructuras se observa en edificios hundidos, casas con fracturas y calles agrietadas. Su labor consiste, primero, en identificar rasgos superficiales y efectos de fracturas. Apoyados en estos puntos, trazan algunas áreas de interés para empezar a sondear la zona. 

Uno de los equipos utilizados en este trabajo es un conductivímetro, formado por dos bobinas colocadas en un tubo de cinco centímetros de diámetro y cinco metros de largo. Este aparato es sostenido por una persona que camina a lo largo de la superficie para medir la conductividad eléctrica a una profundidad determinada. 

Con él también se puede medir la susceptibilidad magnética, es decir, ayuda a identificar estructuras metálicas en el suelo, como tuberías, las cuales si tienen una afectación son detectadas por este equipo. Los datos de las mediciones se obtienen de inmediato y posteriormente se realiza su interpretación.

“La idea es mapear la conductividad, porque cuando el terreno se fractura o se agrieta las propiedades no van a ser iguales en un lado y en otro, por lo que cuando pasemos el equipo encima vamos a poder identificar los cambios”, explicó la doctora Claudia Arango Galván, integrante de este equipo de trabajo.

Por su parte, Esteban Hernández Quintero, también investigador del IG, indicó que con la información que obtengan de esta cartografía lograrán formar un mapa de riesgo de la zona.

Resaltó que, después de tres años de trabajo en los que se ha consolidado este grupo de investigación, han cartografiado una amplia variedad de problemas geológicos en distintas áreas. 

“A principios de 2011 se preparó una memoria de los problemas que se han detectado en los lugares donde hemos trabajado. Se está conformando una base de datos importante, eso nos da la posibilidad de que en un mapa del DF o de otras ciudades que hemos trabajado tengamos la ubicación exacta y el problema preciso”, expuso.

Con los estudios del subsuelo que realiza el grupo de investigación del Instituto de Geofísica se espera retroalimentar los estándares que existen en la actualidad a nivel de construcción, tanto del Distrito Federal como de la zona metropolitana. Cabe señalar que el reglamento que rige este ámbito se modificó a partir del sismo de 1985 y dicta que para hacer una obra se debe contar con un estudio del subsuelo, pero no especifica qué tipo de estudio, por lo que, de acuerdo con el maestro Cifuentes Nava, el trabajo que ellos realizan es el parteaguas para modificar ese reglamento.

Por su parte, el doctor René Chávez Segura explicó que ellos, como grupo de investigación, presentan el problema dentro del aspecto científico y realizan un mapa de las zonas de riesgo: “queremos una secuencia, es decir, tener la dirección de las fracturas que están en ciertos lugares y que están relacionadas con una cuestión geológica. Si tenemos una serie de fallas de origen geológico, parece que éstas de alguna manera pueden interactuar o marcar la manera en cómo las fracturas en superficie se pueden ir dando, a pesar de que se deban a cuestiones de origen antropogénico”.

Sólo algunas zonas de México sufren de subsidencia, lo cual es un reflejo de la geología del país. Este fenómeno se presenta en todo el mundo, aunque a veces es más notorio cuando ocurre en zonas urbanas, siendo en cierta medida la sobreexplotación de los mantos freáticos la generadora de fenómenos como la tubificación en el subsuelo y los hundimientos. Esto no significa que en áreas donde no hay asentamientos humanos no ocurra, sólo que no es tan notorio como en las ciudades. En nuestro país este fenómeno se vive en distintas comunidades de Guanajuato, León, Michoacán y Querétaro, por lo que contar con un reglamento de construcción que especifique el tipo de estudio geofísico que se debe realizar en ciertas zonas será un avance para aminorar el hundimiento de las ciudades.

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