Comparativa de métodos: ¿Cuándo usar refracción sísmica, MASW o tomografía eléctrica?

Comparativa de métodos: ¿Cuándo usar refracción sísmica, MASW o tomografía eléctrica?

En geotecnia y mecánica de suelos, seleccionar el método geofísico más adecuado impacta directamente en los resultados y costos de cualquier proyecto. Por eso, conocer a fondo las características de la refracción sísmica, MASW (Multi-channel Analysis of Surface Waves) y la tomografía eléctrica resulta fundamental para ingenieros, proyectistas y tomadores de decisiones. A lo largo de este artículo, encontrarás una guía completa y actualizada que aclara cuándo usar cada método y cuáles son sus limitaciones en función de diversos escenarios del subsuelo.

¿Por qué comparar métodos geofísicos?

La elección de un método de prospección no es trivial. Cada técnica geofísica ofrece ventajas y desventajas dependiendo del tipo de suelo, profundidad deseada, resolución requerida y, especialmente, el objetivo del estudio: desde caracterizar capas someras hasta detectar cavidades o zonas saturadas. Esto motiva la necesidad de considerar no solo el costo, sino también factores técnicos y operativos al planificar investigaciones del subsuelo para cimentaciones, carreteras, túneles, obras hidráulicas y más.

Principales diferencias entre refracción sísmica, MASW y tomografía eléctrica

• Principio físico:
  • Refracción sísmica: Propagación de ondas sísmicas y velocidad a través del subsuelo.
  • MASW: Análisis de ondas superficiales (ondas Rayleigh) para estimar el perfil de módulos de rigidez.
  • Tomografía eléctrica: Medición de resistividad eléctrica en el terreno.
• Profundidad de investigación:
  • Refracción sísmica: Hasta 20-40 metros, según condiciones.
  • MASW: Generalmente de pocos metros hasta 30 metros.
  • Tomografía eléctrica: Desde superficiales hasta más de 100 metros, dependiendo del arreglo.
• Resolución lateral y vertical:
  • MASW y tomografía eléctrica proporcionan mejor refinamiento vertical que refracción sísmica.

Refracción sísmica: usos, ventajas y límites

La refracción sísmica es una de las técnicas más usadas para determinar la velocidad de ondas P (primarias), lo que se correlaciona con la competencia o consolidación de materiales. Este método es especialmente útil en suelos estratificados y horizontales, pero tiene limitaciones claves en terrenos con capas muy delgadas o inclinadas.

¿Cuándo conviene usar refracción sísmica?

• Cuando se requiere identificar la profundidad al basamento o detectores duros.
• Para delimitar capas someras en depósitos horizontales.
• Si se necesita rapidez y bajo costo en extensos levantamientos.

1. Identificación de interfaces rígidas como roca o tepetate.
2. Selección de sitios para cimentaciones profundas.
3. Exploración previa para obras viales o grandes plataformas.

Desventajas principales

• No resuelve bien capas delgadas o con baja velocidad bajo alta velocidad.
• Requiere acceso relativamente libre en superficie y alineamiento recto de geófonos.
• Limitada resolución en presencia de estructura geológica compleja.

MASW: precisión para capas superficiales y caracterización sísmica

El análisis multicanal de ondas superficiales (MASW) se posiciona como el método preferido al requerir un perfil de módulos de rigidez (Vs, velocidad de onda S) para diseño sísmico o licuefacción. MASW brinda resultados rápidos y precisos, siendo especialmente útil para estudios urbanos o con restricción de espacio.

Usos y ventajas del método MASW

• Obtención del perfil de velocidad de onda S esencial para cálculo de parámetros sísmicos.
• No depende tanto de la geometría de las capas como la refracción sísmica.
• Es portátil, rápido y menos invasivo.

1. Diseño sísmico y microzonificación.
2. Análisis de vulnerabilidad sísmica de suelos.
3. Evaluación de zonas urbanas y proyectos de vivienda.

Limitaciones y consideraciones de MASW

• Profundidad limitada según el arreglo utilizado y fuente sísmica.
• Sensible a condiciones superficiales, tráfico y perturbaciones.
• Menor aplicabilidad en suelos muy duros o altamente heterogéneos.

Tomografía eléctrica: el mejor aliado en suelos complejos, húmedos o conductores

La tomografía eléctrica utiliza la resistividad eléctrica del suelo para construir imágenes detalladas del subsuelo. Se destaca por reconocer tanto materiales secos como saturados, suelos arcillosos, zonas de contaminación o cavidades. Es el método más versátil para desafiar condiciones complejas o no resueltas por métodos sísmicos.

Aplicaciones típicas y fortalezas de la tomografía eléctrica

• Detección de zonas húmedas, fugas o plumas contaminantes.
• Identificación de cavernas, huecos o suelos colapsables.
• Estudios en terrenos arcillosos, rellenos o de baja resistencia.

1. Localización de nivel freático y parámetros hidrogeológicos.
2. Detección de peligros geotécnicos como socavones o subsidencia.
3. Evaluación de cimentaciones sobre rellenos o rellenos antrópicos.

Limitaciones clave de la tomografía eléctrica

• Requiere mayor tiempo y logística de campo comparado con métodos sísmicos.
• Resolución depende del espaciado de electrodos y configuración de líneas.
• En rocas muy resistivas, puede perder detalle en zonas profundas.

Comparativa práctica de los tres métodos: ¿Cómo elegir el mejor?

Elegir entre refracción sísmica, MASW o tomografía eléctrica depende del objetivo principal, el tipo de terreno, la profundidad esperada y el contexto del proyecto. La siguiente tabla resume aspectos relevantes para la toma de decisiones:

La selección óptima siempre será un equilibrio entre la información requerida, las condiciones locales y el presupuesto disponible.

Preguntas frecuentes (FAQ)

¿Se pueden combinar estos métodos en un mismo estudio?

Sí, es habitual emplear una combinación de métodos para complementar información: la refracción sísmica y MASW entregan datos sobre el comportamiento sísmico y elasticidad, mientras la tomografía eléctrica detalla cambios de humedad, materiales o presencia de vacíos.

¿Cuál es el método más económico?

La refracción sísmica suele ser el método más accesible en términos de costo y tiempo de realización, aunque la elección dependerá siempre del objetivo geotécnico y del tipo de suelo.

¿En qué tipo de obras son más recomendables?

• Refracción sísmica: Carreteras, plataformas industriales y cimentaciones sobre roca.
• MASW: Viviendas, escuelas, edificaciones urbanas, zonas sísmicas.
• Tomografía eléctrica: túneles, presas, rellenos sanitarios, detección de cavernas.

Conclusiones: selección estratégica del método geofísico

Seleccionar correctamente entre refracción sísmica, MASW o tomografía eléctrica puede marcar la diferencia en la calidad de la información geotécnica y la seguridad de obra. Combinar métodos ofrece la visión más completa del subsuelo, pero ajustar la elección al contexto local, al presupuesto y al objetivo técnico siempre será la decisión más inteligente.

La clave está en comprender que cada método geofísico tiene fortalezas específicas; la refracción sísmica en suelos homogéneos y económicos, MASW para caracterización sísmica superficial rápida, y la tomografía eléctrica para resolver complejidad y humedad del subsuelo. Contar con soporte profesional en la elección o combinación de técnicas es el mejor camino para el éxito de cualquier proyecto de ingeniería del suelo.