Movimiento del terreno

Monitoreo InSAR de edificios: asentamientos y límites

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M.Sc. Eimy Ramírez Ponce
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Medianera de un edificio con grietas estructurales y apuntalamiento.

Un edificio se puede vigilar con radar satelital si devuelve señal estable, y en zona urbana casi siempre la devuelve. Lo que se mide es el desplazamiento de sus puntos a lo largo del tiempo, con series desde 2015. Lo que decide si hay daño no es cuánto baja el edificio, sino cuánto se inclina y cuánto se deforma respecto a sus vecinos.

Este artículo es para quien tiene que documentar el comportamiento de un inmueble —por un peritaje, una compraventa, una obra vecina o un aseguramiento— y quiere saber qué aporta la medición satelital y qué no.

Qué mide el satélite sobre un edificio

Sobre una construcción, el radar recibe señal de esquinas, cornisas, antepechos, barandillas, elementos metálicos y azoteas. Cada uno de esos reflectores da una serie temporal propia.

De ahí salen tres productos distintos.

La velocidad media del inmueble, que dice si acompaña al terreno o no.

La distribución de velocidades dentro del edificio, que es lo que permite ver una inclinación o un asiento diferencial entre alas.

La serie temporal, que dice si el movimiento es continuo, si se aceleró tras una obra próxima o si se detuvo después de una intervención.

Cuántos reflectores aparecen y dónde no se decide de antemano: depende de la forma del edificio, de los materiales de fachada y de la orientación respecto a la órbita. Un bloque con azotea plana y peto de hormigón suele dar una nube densa; una cubierta de teja con vuelo y arbolado alrededor, muy pocos. Por eso el primer paso de un encargo sobre un inmueble no es medir, sino comprobar si hay algo que medir.

Conviene entender qué es cada punto. No es un sensor colocado en el edificio, sino un elemento del propio inmueble que devuelve la señal de radar de forma estable en el tiempo: una esquina, un pretil, una estructura metálica. La técnica de dispersores persistentes se construyó alrededor de ese tipo de objetos, abundantes en la ciudad y escasos en el campo [3].

Eso tiene una consecuencia útil: no hay que instalar nada ni pedir acceso al inmueble. Y otra incómoda: los puntos los elige la física, no el analista. Si la fachada que interesa no devuelve señal, no hay medida por mucho que se pague.

El número de puntos útiles depende de la geometría y de la fachada: un edificio aislado con azotea despejada da más señal que uno en una calle estrecha vista de canto desde la órbita.

Lo que causa daño no es el asiento: es la distorsión

Un edificio puede bajar decenas de centímetros sin agrietarse si baja entero y a la vez. El daño aparece cuando una parte baja más que otra, y la estructura tiene que acomodar esa diferencia.

La literatura geotécnica lo formaliza con la distorsión angular: la diferencia de asiento entre dos puntos dividida por la distancia entre ellos. Los trabajos clásicos sobre respuesta de edificios a asentamientos inducidos relacionan ese parámetro, junto con la deformación horizontal, con los niveles de daño observados en estructuras de muros de carga y pórticos [1].

Esa es la razón por la que el gradiente importa más que el valor absoluto. En el aeropuerto de Ciudad de México medimos un gradiente de 267 mm/año entre el cerro del Peñón de los Baños, que sube 4,5 mm/año sobre roca volcánica, y la Terminal 1, que baja 262,5 mm/año a 1,2 km de distancia.

Velocidad vertical en el recinto aeroportuario, en mm/añoTerminal 1: −262,5 mm/año · −2.550 mm acumuladosTerminal 1−2.550 mm acumulados−262,5Terminal 2: −249,6 mm/año · −2.409 mm acumuladosTerminal 2−2.409 mm acumulados−249,6Peñón de los Baños: +4,5 mm/año · Roca volcánica, +40 mm acumuladosPeñón de los BañosRoca volcánica, +40 mm acumulados+4,5Caso de estudio de GeoAltia, 2016–2026. Límite de detección del sitio: ±14,0 mm/año.

Dentro de un mismo recinto, esa diferencia de comportamiento es exactamente lo que interesa medir. La cifra global —«el aeropuerto se hunde»— no orienta ninguna decisión; saber qué parte baja más y en qué dirección cambia el gradiente, sí.

Las dos terminales bajan a ritmos parecidos pero no idénticos: 13 mm/año de diferencia entre ellas. Sobre una década, eso son 14 cm de asiento diferencial entre dos partes del mismo recinto.

Qué resolución temporal tiene la serie

Cada pasada útil añade un punto a la serie: entre 6 y 12 días según el periodo y la zona [4]. Eso condiciona lo que se puede fechar.

Un cambio de comportamiento que ocurre en un mes se detecta con claridad. Uno que ocurre en una semana puede quedar entre dos pasadas, y solo se ve como un salto entre fechas consecutivas. Un colapso o un movimiento súbito no se sigue con esta herramienta.

La serie tampoco es un registro continuo: hay fechas sin dato por cobertura, por nieve o por pérdida de coherencia temporal. Los métodos de líneas base cortas están pensados precisamente para sacar una serie coherente de un conjunto irregular de adquisiciones [5], pero el hueco que no existe no se inventa: se declara.

Para un peritaje, la regla práctica es: la fecha de inicio de un movimiento se puede acotar con la resolución de las pasadas, y esa acotación se escribe tal cual en el informe, con su incertidumbre.

Qué componente del movimiento se mide

El satélite mide el cambio de distancia a lo largo de su línea de vista, que llega inclinada. Sobre un edificio eso tiene dos consecuencias.

La primera: un descenso vertical y un desplazamiento horizontal hacia el satélite producen lecturas parecidas desde una sola órbita. Con las dos geometrías se separan la componente vertical y la este–oeste, y en un inmueble esa separación distingue un asiento de un empuje lateral, que es información clínica distinta.

La segunda: la fachada que da al satélite se mide mucho mejor que la opuesta. En un edificio entre medianeras, una de las dos caras puede quedar sin puntos, y el análisis se apoya en la azotea y en los elementos altos.

Por eso el alcance de un estudio de inmueble declara qué caras y qué elementos quedaron cubiertos, y no promete un reparto uniforme de puntos por toda la construcción.

Cómo se separa el edificio de su barrio

Es la operación central de cualquier peritaje, y tiene tres pasos.

Del mapa urbano al comportamiento de un inmueble01ReferenciaAnclaje a GNSS o azona estable02EntornoVelocidad media dela manzana03InmuebleSerie de cadapunto del edificio04DiferenciaInmueble menosentorno05InterpretaciónRegional,diferencial omixtoSin el paso de referencia, la comparación entre inmueble y entorno hereda el sesgo del producto.

Si el inmueble y su manzana bajan igual, el fenómeno es regional: hundimiento del acuífero, compactación general, historia de la ciudad. Si el inmueble se separa de su entorno, la causa es local y hay que buscarla en la cimentación, en el relleno o en una obra próxima.

Ese contraste es también lo que permite fechar. Una serie continua desde 2015 dice si el movimiento empezó antes o después de una obra vecina, y esa fecha suele ser el núcleo de una reclamación.

Qué se puede afirmar y qué no

Se puede afirmar el desplazamiento medido de los puntos del inmueble, con su umbral e incertidumbre; su comparación con el entorno; y la fecha en que cambió el comportamiento, dentro de la resolución temporal de las pasadas.

No se puede afirmar que exista daño estructural. El daño depende del tipo de estructura, de la cimentación, de la rigidez y de la historia constructiva, y eso lo valora un ingeniero estructural con inspección.

Tampoco se puede afirmar que el movimiento medido sea el de la estructura en toda su altura: los puntos están en la envolvente exterior, y un forjado interior puede comportarse de otro modo.

Tampoco se puede afirmar la causa. El satélite mide movimiento, no mecanismo: atribuirlo a una obra, a una fuga o al acuífero exige cruzar con otros datos.

Esa disciplina es la que hace que un informe aguante en un procedimiento. Un documento que mide y declara su error es prueba; uno que diagnostica sin inspección es una opinión con mapas.

Qué pedir cuando hay obra vecina

Es el caso más frecuente en zona urbana, y el que más se beneficia de tener histórico.

  1. La serie del inmueble antes de la obra, con al menos dos años de referencia.
  2. La serie durante la obra, con la resolución temporal declarada.
  3. La serie posterior, para ver si el movimiento se detuvo o continúa.
  4. La comparación con la manzana, que separa lo propio de lo general.
  5. El umbral del sitio, para saber qué diferencias son afirmables.
  6. La referencia usada y su comprobación independiente, normalmente contra una estación GNSS permanente [6].

Con esos seis elementos, el informe dice qué pasó y cuándo, sin entrar a atribuir responsabilidades, que es competencia de otros. Sin ellos, cualquier conclusión sobre el efecto de la obra es discutible.

Cuándo conviene y cuándo no

SituaciónAportaLimitación
Peritaje de daños en inmuebleSerie desde 2015 y comparación con el entornoNo diagnostica la causa
Obra vecina o túnelComportamiento antes, durante y despuésResolución temporal de días
Compraventa o aseguramientoContexto de velocidad de la zonaDepende de que haya puntos en el edificio
Edificio bajo arbolado densoPoco: la vegetación rompe la señalPuede no haber medida
Construcción recienteSolo desde su finalizaciónNo hay historia previa del inmueble

Los estudios de referencia sobre interferometría de dispersores persistentes describen bien ese reparto entre lo que la técnica resuelve y lo que no [2]. Para el contexto urbano completo —focos, gradientes y patrones de barrio— el artículo de referencia es subsidencia urbana con InSAR; y para entender el umbral que se puede declarar en cada sitio, precisión, frecuencia y límites del monitoreo InSAR.

Cómo se entrega un informe de inmueble

Un estudio de edificio útil tiene cinco piezas, y todas se pueden pedir por escrito.

El mapa de puntos del inmueble y su entorno, con la velocidad de cada uno y su incertidumbre.

Las series temporales de los puntos relevantes, en formato abierto, para que otro técnico pueda rehacer el análisis.

La comparación con el entorno, en forma de diferencia entre el inmueble y la manzana.

El umbral del sitio y el método con el que se obtuvo, que es lo que separa una diferencia real de una fluctuación.

Las limitaciones declaradas: fechas sin dato, caras sin cobertura y periodo cubierto.

Con eso, el informe se sostiene solo ante un tercero. Y conviene entregarlo en formato consultable, no únicamente en PDF: quien recibe el trabajo suele querer mirar un punto concreto meses después, y para eso hace falta el dato, no una imagen del dato.

Preguntas frecuentes

¿Se puede medir un edificio concreto desde satélite?

Sí, si devuelve puntos estables. En zona urbana lo habitual es que sí; bajo arbolado denso o en calles muy estrechas, puede que no.

¿Qué precisión tiene sobre un inmueble?

La del sitio. En el recinto aeroportuario el umbral fue de ±14,0 mm/año, con dispersión de 14 a 16 mm en los puntos de las terminales.

¿Sirve como prueba en un procedimiento?

Como medición documentada, sí: con método, validación y error declarado. El dictamen estructural lo firma quien inspecciona el edificio.

¿Desde cuándo hay datos de mi edificio?

Desde 2015, siempre que el inmueble ya existiera entonces y devuelva señal estable. Es lo que permite comparar el antes y el después de una obra próxima.

¿Se puede comparar con la nivelación del edificio?

Sí, y conviene: son técnicas independientes. Cómo encajan una con otra lo tratamos en InSAR, GNSS y topografía.

¿Detecta grietas?

No. Mide el desplazamiento de puntos del inmueble; la grieta es la consecuencia visible de un movimiento diferencial y se documenta con inspección en obra, no desde órbita.

En un edificio, la cifra que importa no es cuánto ha bajado, sino cuánto se ha separado de lo que tiene alrededor. Eso se mide desde 2015 y se entrega con su error en el análisis de subsidencia urbana y edificios.


Fuentes

  1. Boscardin, M. D. y Cording, E. J. (1989). Building Response to Excavation-Induced Settlement. Journal of Geotechnical Engineering, 115(1), 1–21.
  2. Crosetto, M., Monserrat, O., Cuevas-González, M., Devanthéry, N. y Crippa, B. (2016). Persistent Scatterer Interferometry: A review. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 115, 78–89.
  3. Ferretti, A., Prati, C. y Rocca, F. (2001). Permanent scatterers in SAR interferometry. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 39(1), 8–20.
  4. ESA. Sentinel-1 SAR User Guide: Interferometric Wide Swath.
  5. Berardino, P., Fornaro, G., Lanari, R. y Sansosti, E. (2002). A new algorithm for surface deformation monitoring based on small baseline differential SAR interferograms. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 40(11), 2375–2383.
  6. Bock, Y. y Melgar, D. (2016). Physical applications of GPS geodesy: a review. Reports on Progress in Physics, 79(10), 106801.

Imagen de portada: Caramelia14, Gable end with structural cracks and shoring (CC0), recortada y tratada.

Autor

M.Sc. Eimy Ramírez Ponce

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

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