Agua

Prospección de agua subterránea: satélite, geofísica y piezometría

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M.Sc. Héctor A. Fdez Hdez
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Valle árido con relieve y cauces secos, típico terreno de prospección.

La pregunta llega siempre con la misma urgencia —hay que perforar— y con la misma duda: cuánto estudio previo merece la pena antes de mover la máquina.

La prospección de agua subterránea es una secuencia de filtros, no una técnica. El gabinete con imagen y topografía ordena el terreno por favorabilidad; la geofísica mira bajo las zonas elegidas y estima espesores; la piezometría y los pozos existentes aportan el nivel del agua y el comportamiento real del acuífero. Cada paso es más caro y más preciso que el anterior, y por eso el orden importa.

Este artículo es para quien tiene que dimensionar una campaña de prospección y decidir cuánto gastar en cada fase.

Las tres fases y qué aporta cada una

FaseQué aportaQué no aportaCoste relativo
Gabinete con imagenZonas favorables, contexto, lineamentosProfundidad ni estructuraBajo
Geofísica de campoEspesores, contrastes, estructura bajo el puntoCaudal ni litología directaMedio
Piezometría y pozosNivel real, evolución, caudales vecinosDepende de que existanVariable
Sondeo de exploraciónLa verdad del subsueloCaro e irreversibleAlto

Antes de cualquier fase hay un paso previo que no cuesta nada y ahorra mucho: entender qué acuífero se busca. En medio sedimentario se buscan niveles permeables; en roca cristalina, el perfil de alteración, con su saprolita y su capa fisurada [2] [3]. Esa decisión cambia qué capas se miran, qué geofísica se contrata y qué profundidad se prevé.

La lógica es la de cualquier campaña bien diseñada: gastar poco donde se puede descartar mucho, y reservar lo caro para el final.

Conviene señalar también lo que no aparece en la tabla: la información existente. Registros de pozos, cartografía geológica, estudios previos de la zona y declaraciones del organismo de cuenca cuestan poco más que el tiempo de buscarlos y a menudo resuelven la mitad de las preguntas antes de empezar.

Cuánto terreno descarta cada filtro

La proporción varía con el sitio, pero el orden de magnitud se repite.

El gabinete suele dejar entre una quinta y una décima parte del área como candidata seria. La geofísica reduce eso a puntos concretos, y el modelo conceptual elige entre ellos.

Esa reducción es la que justifica el gasto: cada euro del gabinete evita metros de línea geofísica innecesarios, y cada metro de geofísica bien situado evita perforar donde no toca.

Fase 1: lo que se resuelve sin salir

Con un modelo digital del terreno como el de Copernicus [5] e imagen multiespectral —Sentinel-2 de forma sistemática y gratuita [4], o imagen comercial cuando hace falta más detalle— se construyen las capas que describen dónde se acumula e infiltra el agua, dónde hay fracturas y dónde la vegetación delata humedad en estiaje.

En nuestro índice de potencial, seis capas ponderadas dan un mapa continuo a 3 m de píxel: índice topográfico de humedad, pendiente invertida, verdor al final de la seca, densidad de drenaje, densidad de lineamentos y humedad superficial.

Dos cautelas que conviene tener presentes. La primera: las clases se reparten por cuantiles, así que el mapa dice dónde está el mejor quinto de ese terreno, no que ese quinto tenga agua. La segunda: los pesos son un juicio experto, tomado de la práctica publicada, y se declaran como tales.

Fase 2: la geofísica y su orden

No toda la geofísica sirve para lo mismo. Para agua en roca dura o en sedimentos someros, el método más usado es la tomografía eléctrica, que mide resistividad y permite reconstruir una sección del subsuelo [1].

Secuencia de una campaña de prospección01GabineteÍndice depotencial ycontexto geológico02SelecciónDos o tres zonascandidatas03LíneasPerfiles deresistividad sobreesas zonas04InversiónSeccióninterpretada consu error05ModeloCapas, nivel delagua y objetivo06PropuestaCoordenada,profundidad eintervaloCada filtro reduce el terreno candidato antes de gastar en el siguiente.

En la ladera costera que estudiamos, dos líneas de tomografía con dos dispositivos —gradiente y dipolo-dipolo— dieron una sección con un error RMS del 10,9 %, suficiente para distinguir saprolita húmeda, capa fisurada y bloques secos del cauce.

Resistividades interpretadas en la ladera costeraSaprolita arcillosa húmeda: 20 – 45 Ω·m · Extremo noroesteSaprolita arcillosa húmedaExtremo noroeste20 – 45Capa fisurada: 73 – 114 Ω·m · Objetivo del sondeoCapa fisuradaObjetivo del sondeo73 – 114Zona húmeda somera: 85 – 150 Ω·m · Bajo el flanco del cauceZona húmeda someraBajo el flanco del cauce85 – 150Bloques y gravas secas: > 1.400 Ω·m · CauceBloques y gravas secasCauce> 1.400Caso de estudio de GeoAltia. Menos resistivo, a igualdad de litología, significa más agua.

Qué hace bien y qué hace mal la tomografía

Hace bien los contrastes: distinguir un material húmedo de uno seco, localizar el techo de la roca sana, seguir un nivel alterado a lo largo de la línea.

Hace mal la litología: dos materiales distintos pueden dar resistividades parecidas, y el mismo material cambia de resistividad si cambia el agua que contiene o su salinidad.

Y tiene un límite geométrico: la profundidad investigada depende de la longitud de la línea y del dispositivo empleado. Querer ver a 80 m con una línea corta no es cuestión de procesado, es imposible.

Por eso la interpretación siempre se apoya en el modelo conceptual y en la información de pozos, y por eso el informe declara el error de la inversión junto con la sección.

Fase 3: piezometría y pozos vecinos

Es la información más barata y la más ignorada.

Un pozo cercano da el nivel del agua, la columna atravesada y, si hay aforo, el caudal que se obtuvo. Tres datos que valen más que cualquier modelo, porque son medidas directas del acuífero que se quiere explotar.

La piezometría, cuando existe red, añade la evolución temporal: si el nivel desciende año tras año, el problema no es encontrar agua, es la sostenibilidad de la extracción.

Conviene además cruzar con la subsidencia del terreno: en acuíferos sobreexplotados, el hundimiento medido desde satélite es una huella directa de la compactación, como explicamos en subsidencia urbana con InSAR.

Qué pasa cuando el acuífero está sobreexplotado

Hay un caso en el que el problema deja de ser encontrar agua: cuando el acuífero ya está en descenso.

Las señales son conocidas: niveles que bajan año tras año, pozos que hay que profundizar, caudales que se reducen y, en casos avanzados, hundimiento del terreno por compactación.

En esa situación, un estudio de prospección tiene que decir algo más que dónde perforar. Tiene que decir a qué profundidad está el nivel hoy, cómo ha evolucionado y qué expectativa razonable hay para los próximos años, porque el pozo se diseña para una vida útil.

La información para eso no está en la imagen: está en los registros piezométricos, en los pozos de la zona y en las declaraciones del organismo de cuenca. Ignorarla lleva a pozos técnicamente correctos y económicamente fallidos.

Cómo se decide el punto final

La decisión combina cuatro criterios, y ninguno basta solo.

Estructura favorable. Espesor suficiente de la capa objetivo, bajo el nivel del agua.

Contraste de resistividad coherente. Menos resistivo dentro de la misma litología suele significar más agua. En nuestro caso, el sondeo principal se eligió por eso: 205 Ω·m en el tramo objetivo frente a 378 del alternativo.

Accesibilidad y logística. Un punto perfecto al que no llega la máquina no es un punto.

Restricciones legales y de distancia. Separaciones mínimas a otros aprovechamientos, límites de finca y autorizaciones.

El resultado es una propuesta con coordenada, profundidad prevista, columna esperada e intervalo a captar, más una alternativa. Y una advertencia honesta: el caudal solo se conoce con el aforo.

Qué cuesta cada fase

El reparto habitual del presupuesto sorprende a quien no ha hecho una campaña: la parte de gabinete es pequeña, la geofísica intermedia y la perforación domina el total.

Dicho con más detalle: el gabinete es la fracción menor del presupuesto y es la que más terreno descarta. La geofísica cuesta más, sobre todo por logística de campo, y su precio depende de cuántas líneas y de qué longitud. El sondeo es, con diferencia, lo más caro, y es irreversible.

Por eso la mala economía habitual es saltarse los dos primeros pasos: una perforación fallida cuesta más que todo el estudio previo, y además deja el problema sin resolver.

Qué entrega la campaña

Un informe de prospección completo tiene cinco piezas, y todas se pueden exigir por escrito.

El mapa de potencial con sus capas y sus pesos declarados.

Las secciones geofísicas invertidas e interpretadas, con el error de la inversión.

El modelo conceptual del acuífero en ese sitio: qué capas hay, a qué profundidad y dónde está el nivel del agua.

La propuesta de sondeo, con coordenada, profundidad, columna esperada e intervalo a captar, y una alternativa.

Lo que no se sabe: incertidumbres, limitaciones del método y la advertencia explícita de que el caudal lo decide el aforo.

Con esas cinco piezas, la perforación se contrata sabiendo qué se espera encontrar y a qué profundidad, y se puede comparar lo previsto con lo realmente atravesado.

Preguntas frecuentes

¿Se puede hacer solo con satélite?

No para decidir dónde perforar. Sirve para priorizar zonas y ahorrar campañas de campo, como detallamos en cómo localizar agua subterránea.

¿Cuántas líneas de geofísica hacen falta?

Depende del tamaño de la parcela y de la complejidad. Con dos o tres bien situadas se resuelven muchos casos.

¿Qué pasa si no hay pozos cercanos?

Se trabaja con el modelo conceptual y la geofísica, y la incertidumbre es mayor. Conviene decirlo antes de perforar.

¿La prospección garantiza agua?

No. Reduce el riesgo y acota profundidad y objetivo; el resultado se confirma perforando.

¿Se puede prospectar en temporada de lluvias?

Se puede, pero algunos indicadores pierden valor: el verdor en estiaje, por ejemplo, solo significa algo al final de la seca. La ventana temporal se elige según el indicador.

¿Sirve para decidir entre varias fincas?

Sí, y es uno de los usos más rentables del gabinete: comparar el potencial relativo antes de comprometer una compra o un arrendamiento.

Prospectar bien es gastar en el orden correcto: primero el mapa, después la sección, y solo al final la máquina. Ese recorrido se diseña antes de empezar, en el servicio de agua subterránea.


Fuentes

  1. Loke, M. H. Tutorial: 2-D and 3-D electrical imaging surveys.
  2. Dewandel, B., Lachassagne, P., Wyns, R., Maréchal, J. C. y Krishnamurthy, N. S. (2006). A generalized 3-D geological and hydrogeological conceptual model of granite aquifers. Journal of Hydrology, 330(1–2), 260–284.
  3. Lachassagne, P., Dewandel, B. y Wyns, R. (2021). Review: Hydrogeology of weathered crystalline/hard-rock aquifers. Hydrogeology Journal, 29, 2561–2594.
  4. ESA. Sentinel-2 MSI User Guide.
  5. Copernicus. Copernicus DEM.

Imagen de portada: Isabella Rick, Death Valley (CC BY 3.0), recortada y tratada.

Autor

M.Sc. Héctor A. Fdez Hdez

Ingeniero geofísico. Maestro en Ciencias del Mar y Limnología por la UNAM.

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