Presas y bordos: Detección de filtraciones con métodos geoeléctricos

La detección de filtraciones en presas y bordos es un desafío crucial para ingenieros civiles, encargados de mantenimiento y gestores de recursos hídricos. Una filtración puede comprometer la integridad de la estructura, generar pérdidas económicas y, en casos extremos, desencadenar desastres ambientales y humanos. Hoy en día, el uso de métodos geoeléctricos ofrece una solución precisa, rentable y no invasiva para identificar zonas de fuga de agua a través del cuerpo o cimientos de estos elementos, convirtiéndose en un aliado estratégico en la gestión de obras hidráulicas.

¿Por qué se producen filtraciones en presas y bordos?

El agua, al estar contenida por una presa o bordo, ejerce presión constante sobre el material de la estructura y el subsuelo. Cuando existen zonas de baja compactación, fracturas, canales antiguos o materiales permeables, pueden generarse migraciones controladas o no de agua a través de “caminos preferenciales”. Estas filtraciones, aunque pequeñas, suelen evolucionar con el tiempo y acelerar procesos de erosión interna (piping), socavación o inestabilidad estructural.

Factores de riesgo principales

• Selección inadecuada de materiales de construcción
• Compactación deficiente durante la obra
• Movimientos sísmicos o asentamientos diferenciales
• Variaciones extremas del nivel de agua
• Envejecimiento y desgaste natural de la estructura

Ventajas de los métodos geoeléctricos sobre técnicas tradicionales

A diferencia de los sistemas mecánicos de detección (como pozos de observación o piezómetros), los métodos geoeléctricos permiten analizar de manera integral grandes áreas, sin la necesidad de realizar perforaciones o afectaciones físicas adicionales. Esto los posiciona como la solución idónea para monitoreo preventivo, diagnóstico y cifras de planificación.

Beneficios clave de la geoeléctrica en presas y bordos

• Cobertura de grandes extensiones en poco tiempo y con alta resolución
• Detección temprana de zonas anómalas antes de que ocurran daños visibles
• Bajo costo relativo comparado con métodos invasivos
• Complementariedad con inspecciones visuales y monitoreos tradicionales
• Capacidad de seguimiento en el tiempo, facilitando el mantenimiento predictivo

Principales métodos geoeléctricos aplicados a filtraciones

Entre las técnicas electrogeofísicas disponibles para la detección de filtraciones, destacan dos por su alta sensibilidad y adaptabilidad:

Tomografía eléctrica de resistividad (ERT)

La ERT o tomografía eléctrica de resistividad, consiste en la inyección de corriente eléctrica en el subsuelo a través de electrodos dispuestos en perfiles y la medición de su respuesta. Las zonas saturadas por filtración presentan resistividades significativamente menores que materiales secos o compactos, evidenciando el recorrido del agua.

Pasos básicos para una campaña ERT:

1. Diseño del perfil o malla de electrodos en coronas, taludes o cimientos
2. Inyección controlada de corriente eléctrica y adquisición de datos multicanal
3. Procesamiento y modelado inverso para obtener un modelo 2D o 3D de resistividad
4. Interpretación para identificar zonas de baja resistividad correlacionadas con posibles filtraciones
5. Validación con observaciones de campo o sistemas complementarios

Sondeo Eléctrico Vertical (SEV)

El SEV permite obtener perfiles verticales de resistividad a distintas profundidades, útil en presas donde el interés es explorar la presencia de filtraciones en el cimiento o barrera impermeable. Con el análisis de los resultados, se pueden delimitar capas permeables y detectar alteraciones por migración de agua.

Casos de éxito y aplicaciones prácticas

Algunas de las aplicaciones más frecuentes de la geoeléctrica en el monitoreo de presas y bordos incluyen:

• Detección de filtraciones incipientes y zonas susceptibles a piping
• Monitoreo periódico para comparar evolución temporal de anomalías
• Evaluación post-sismo del estado estructural
• Toma de decisiones sobre la necesidad de rehabilitación o reforzamiento

Resultados obtenidos en proyectos reales

La evidencia empírica muestra que combinar métodos geoeléctricos multiplica la certeza diagnóstica y reduce el riesgo operativo.

Consideraciones para una implementación exitosa

Para que el monitoreo geoeléctrico en presas y bordos sea realmente eficaz, es fundamental integrar varios factores en el plan de trabajo.

• Caracterización geotécnica previa: Identificar materiales, estructura interna y antecedentes históricos.
• Selección del método adecuado: Elegir la técnica geofísica según profundidad esperada, resolución requerida y condiciones de accesibilidad.
• Calibración e interpretación profesional: Personal capacitado para correlacionar resultados con datos de campo, evitando errores por condiciones superficiales o artificiales.

Buenas prácticas comprobadas

• Integrar datos de piezómetros y exploración geotécnica convencional
• Establecer líneas base para diferenciar cambios genuinos de variaciones naturales estacionales
• Realizar estudios en épocas secas y húmedas para maximizar sensibilidad

Limitaciones y retos a superar

Como toda metodología, los métodos geoeléctricos presentan limitaciones. Algunas de las más relevantes incluyen la vulnerabilidad a interferencias por estructuras metálicas, cables o corrientes parásitas, así como la necesidad de interpretación experta para distinguir entre verdaderas fugas y respuestas inducidas por variaciones litológicas.

Futuro de la tecnología geoeléctrica en obras hidráulicas

El avance en tecnologías de adquisición portátil, modelado 3D y sistemas de monitoreo remoto permite hoy integrar campañas de diagnóstico continuo, donde los resultados se actualizan en tiempo real. La tendencia apunta a la digitalización y automatización, con algoritmos de inteligencia artificial capaces de identificar patrones de filtración a partir de grandes volúmenes de datos.

Innovaciones recientes más relevantes

• Equipos inalámbricos y redes IoT para monitoreo en tiempo real
• Algoritmos de aprendizaje automático para interpretación avanzada
• Integración con drones para levantamientos topográficos combinados

Preguntas frecuentes sobre la detección de filtraciones con geoeléctrica

¿Qué profundidad máxima puede alcanzar la tomografía eléctrica en una presa?

Dependiendo de la disposición y separación de electrodos, es posible alcanzar profundidades de hasta 40-60 metros con alta resolución, suficiente para la mayoría de presas y bordos de tamaño medio.

¿Se requiere detener la operación de la presa para realizar levantamientos?

La mayoría de las campañas pueden realizarse sin suspender la operación, aprovechando coronas y taludes de fácil acceso.

¿Cuál es la periodicidad recomendada para monitoreo geoeléctrico?

Se recomienda realizar inspecciones al menos una vez al año, y después de eventos significativos como sismos o lluvias extraordinarias.

Conclusión

La detección de filtraciones en presas y bordos mediante métodos geoeléctricos representa una solución avanzada, eficaz y cada vez más indispensable para optimizar la seguridad y operación de obras hidráulicas. Al aprovechar la tomografía eléctrica y el sondeo vertical, los ingenieros pueden asegurar la integridad estructural, prevenir pérdidas y garantizar la sostenibilidad de infraestructuras clave.

La innovación geofísica es hoy una pieza clave para anticipar y solucionar problemas en el subsuelo, integrando datos, experiencia y tecnología de punta para tomar decisiones informadas y responsables.