Sismicidad Inducida por el llenado de presas y embalses la Central Hidroeléctrica Aguamilpa

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SISMICIDAD INDUCIDA POR EL LLENADO DE PRESAS Y EMBALSESV

LA CENTRAL HIDROELÉCTRICA A GUA MILPA

TRABAJO DE INGRESO COMO MIEMBRO DE LA ACADEMIA DE INGENIERÍA

ESPECIALIDAD: Ingeniería Geofísica

Antonio Uribe Carvaja' Doctor en Geofísica

Comisión Federal de Electricidad

29 de marzo de 2012

SISMICIDAD INDUCIDA, AGUAMILPA.

CONTENIDO

Resumen Ejecutivo. 3

Introducción. 5

Conceptos generales de Sismicidad Inducida. 7

2.1 Justificación teórica del proceso. 13

2.2 Relación entre permeabilidad, Sismicidad Inducida

y tiempo de retraso. 15

2.3 Diferentes tipos de ambientes tectónicos. 17

La Central Hidroeléctrica Solidaridad, AGUA MIL PA. 20

3.1 Ambiente tectónico. 21

3.2 Sismicidad asociada al llenado del embalse. 27

3.3 Comparación entre el comportamiento sísmico

de Aguamilpa y el de otras centrales. 31

Conclusiones 32

S. Referencias 35

Agradecimientos

Currículum Vitae

Ingeniería Geofísica

2


Resumen Ejecutivo

Sismicidad inducida significa un cambio en las características sismológicas

de un sitio provocado por acciones del ser humano. Esto generalmente

ocurre en relación a la construcción de grandes obras de Ingeniería.

Entre los procesos que pueden llegar a producir estos efectos está el

llenado de grandes embalses. Donde se ha probado teóricamente que el

fenómeno está ligado tanto al ambiente geológico (la distribución de los

esfuerzos tectónicos, la historia de deformación y geología del área), como

al proyecto mismo (la geometría del embalse, la velocidad de llenado, etc).

Sin embargo, los incrementos que un lago artificial tiene en las

componentes del tensor de esfuerzos efectivos de la región no son

suficientes para fracturar ninguna roca sana, por lo que la actividad sísmica

asociada al llenado ocurrirá sobre estructuras geológicas preexistentes y en

acorde con los esfuerzos tectónicos locales. Esta sismicidad puede iniciar

inmediatamente o hasta después de algunos años del llenado, dependiendo

principalmente de la litología y la permeabilidad del material del subsuelo.

Dentro del área de influencia se ha observado que el llenado de un gran

embalse tiende a reactivar las estructuras geológicas de mecanismo normal

así como a inhibir el movimiento de fallas inversas.

La Comisión Federal de Electricidad monitoreó la sismicidad en el entorno

de la Central Hidroeléctrica Solidaridad, AGUA MILPA, desde siete años

antes del cierre de la obra, período en el que no se registró ningún sismo

en la zona. La central se encuentra sobre el Río Grande Santiago en el

estado de Nayarit, tiene una cortina de 187m de altura.

El 23 de Junio de 1993 se inició el llenado de AGUA MILPA, veinte días

después se detectaron sismos, en los siguientes ochos años se registraron

Ingeniería Geofisica

3


miles de temblores pequeños. Algunas de las características principales de

esta actividad son: 1) El brote inició en la parte más cercana a la cortina y

posteriormente migró a todo el embalse. 2) Los temblores tuvieron el

mecanismo de ruptura de las estructuras geológicas más recientes. 3) Las

fallas antiguas sirvieron de vías de migración de esfuerzos. 4) Se observó

una relación directa entre la actividad sísmica y la cantidad de agua

embalsada, por lo que el número de temblores aumentaba en época de

lluvias y disminuía durante el estiaje. 5) Sólo se registraron ocho sismos de

magnitud mayor a 3.5 y ninguno mayor a 4.3.

Palabras clave: Aguamilpa, geodinámica, sismología, presa, embalse, determinación de esfuerzos


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1. Introducción.

Durante las últimas décadas se ha observado que las grandes obras de

ingeniería pueden llegar a cambiar el comportamiento sísmico de la región

en la cual son construidas. El tiempo en el que esta modificación tiene lugar

puede ser inmediato o bien ocurrir hasta varios años después de terminada

la obra. El tipo de cambio observado también varía enormemente dentro

del rango de magnitudes, frecuencias y número de los eventos sísmicos

registrados antes y después de la existencia de la construcción.

Los primeros artículos en los que se analiza la probable existencia de este

fenómeno datan de mediados de la década de los setentas, relatan

observaciones asociadas al llenado de grandes embalses, éstos se

restringen casi exclusivamente a reportar sismos de grandes magnitudes

cuyos epicentros fueron cercanos en tiempo y distancia a algún proyecto

reciente.

Los informes sobre la ocurrencia de estas observaciones pronto se

propagaron a otro tipo de trabajos ingenieriles como son la minería y la

extracción de fluidos del subsuelo. Desde el principio de los años ochenta

se ha llevado a cabo un gran esfuerzo en documentar el fenómeno en

embalses dado que es un proceso en el que se pueden conocer algunos

aspectos como son la velocidad de llenado, la carga de agua y la geometría

de la misma. Sin embargo, el por qué ocurre no es claro ya que no

siempre se presenta y cuando lo hace ocurre de diferente manera siguiendo

patrones distintos y los tiempos de inicio y duración son muy variados.


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La teoría que debe controlar el fenómeno se puede simplificar tanto como

el modelo de subsuelo utilizado, es decir desde un medio elástico isotrópico

hasta uno viscoso, la teoría de esfuerzos efectivos en medio poroso parece

ser la más adecuada, con la complicación de que implica numerosas

variables cuya participación es poco entendida. Como pueden ser: la altura

de presa, el volumen total del embalse, los esfuerzos remanentes en la

parte superior de la corteza, la heterogeneidad de los materiales rocosos a

inundarse, la presencia y tipo de callamiento del subsuelo, la velocidad de

llenado; así como también la historia sísmica de la región.

De los factores mencionados el conocer las características sismotectónicas

de la zona es primordial ya que si no se conoce el tipo, la frecuencia y la

magnitud de los temblores que ocurren ahí, así como su historia tectónica,

para poder inferir lo que podría esperarse como normal, no podrá

argumentarse el cambio.

En México la Comisión Federal de Electricidad desde 1978; tiempo en el que

se instrumentó el proyecto Chicoasén; ha monitoreado la sismología del

embalse antes y durante la construcción de la obra , así como un periodo

después del cierre de la cortina. Como parte de la instrumentación que se

lleva a cabo para todos los grandes proyectos hidroeléctricos se instalan

sismógrafos que cubren tanto el área de las obras como la del embalse.

El tiempo de registro y el tipo de equipo varía dependiendo de las

características de cada sitio.

En la actualidad los estudios de viabilidad ambiental de todo gran proyecto

incluyen evaluar la posibilidad de generar sismicidad inducida y si es

posible que se cuantifiquen los cambios.

En este trabajo se presenta un análisis sobre los conocimientos actuales

sobre el tema, se revisa la teoría que no solo ayala su ocurrencia sino que


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permite generalizarlo a otros procesos de la ingeniería. Se discute el caso

de la Central Hidroeléctrica Solidaridad (Aguamilpa) en el estado de

Nayarit; para el cual se tienen bien documentados los cambios en el

comportamiento sísmico de la zona y se compara con las observaciones

obtenidas en otras centrales mexicanas.

2. Conceptos generales sobre sismicidad inducida.

Los cambios observados en las características de los eventos sísmicos que

tienen lugar cerca de los grandes proyectos de ingeniería, son el resultado

de modificaciones locales en el tensor de esfuerzos inducidos por

actividades humanas. Dentro de los procesos que pueden llegar a variar las

manifestaciones sísmicas de un sitio están: la inyección y/o extracción de

fluidos del subsuelo, las actividades mineras, las explosiones subterráneas,

las inundaciones, así como el llenado y vaciado de grandes embalses

(Packer et al, 1977). Se ha propuesto subdividir este tipo de procesos en

sismos creados o fabricados y en eventos disparados, siendo los primeros

los que el hombre hace intencionalmente como pueden ser los asociados a

los procesos de fracturamiento hidráulico. Los segundos son los que de

alguna manera ocurrirían eventualmente, en éstos la acción humana se

limita a producir un incremento mínimo en alguna de las componentes del

tensor de esfuerzos, solo lo suficiente para sobrepasar la resistencia del

material del subsuelo, de tal manera que se puede pensar que se ha

precipitado su ocurrencia. El llenado de embalses pertenecería al segundo

grupo ya que el incremento que puede producir la columna de agua no es

suficiente para fracturar ninguna roca sana. Por lo tanto, solo ocurrirá sobre

estructuras geológicas preexistentes, fallas que conservan esfuerzos

remanentes y que están cercanas a su límite de movimiento.


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Para propósito de este documento y porque en la aplicación a presas y

embalses así se utiliza, se referirá al concepto como sismicidad inducida.

Existen muchos ejemplos en donde el llenado de un embalse ha cambiado

las características de los temblores de la zona. Estos cambios van desde

sismos inducidos de gran magnitud a cambios en la micro actividad

registrada, inclusive existen algunos casos en los que se ha observado una

disminución en sismicidad e inclusive la desaparición de ésta.

El llenado de grandes lagos artificiales no siempre ha generado cambios en

el patrón sísmico, es más, en la mayoría de los embalses no se ha

observado el fenómeno. Poco éxito han tenido los intentos que se han

llevado a cabo para relacionar la ocurrencia de este tipo de sismos con la

profundidad del embalse, o con el volumen de agua almacenado o con lo

abrupto de su batimetría. Gough (1978) demuestra que existen otros

factores que junto con los anteriores podrían ayudar a inferir posibles

cambios. Existen excelentes compendios sobre los cambios observados

para diferentes presas algunos de los cuales son los el de Simpson (1976) y

el de Gupta y Rastogi (1976). Withers (1978) clasifica los cambios

observados en: sismos inducidos de magnitud mayor a 5.0 (Richter, 1954),

sismos en el rango de 3.5 a 4.9 , cambios en la sismicidad de fondo,

cambios temporales y en sitios donde disminuyo la actividad.

La ocurrencia de sismicidad inducida es muy difícil de probar ya que

separar incrementos en sismicidad en zonas de gran actividad es poco

probable. Además, cuando se presenta el cambio lo hace de diferentes

maneras: Existen zonas donde al inicio se cambia radicalmente el patrón

sísmico, en otras solo se observan los cambios tiempo después del llenado,

en algunas presas si es posible relacionar el número de sismos registrados

con las dimensiones del embalse (Withers y Nyland, 1978), en otros sitios



aparentemente existe relación entre la velocidad de llenado y lo observado

(Simpson y Negmatullaev, 1981).

Durante estos treinta y cinco años de observar el comportamiento sísmico

de los grandes embalses se han alcanzado algunas conclusiones sobre por

qué ocurre el cambio y su relación con el estado regional de esfuerzos.

El estado inicial de esfuerzos determina no solo su probabilidad de

ocurrencia sino el tipo de sismos que podrían originarse. Esto en cuanto a

su mecanismo de ruptura y las dimensiones de las mismas.

El llenado de un embalse difícilmente puede provocar la falla de

material sano, por lo que toda la actividad deberá ocurrir sobre fracturas

preexistentes, es decir, donde el subsuelo es más débil. Por lo que los

eventos inducidos tendrán el mismo mecanismo que las fallas antiguas en

que se originan.

Es probable generar esfuerzos cortantes capaces de mover algunas

fallas sin incrementar los esfuerzos efectivos mediante incrementos

instantáneos producidos por cambios rápidos del nivel de embalse.

La inestabilidad inducida en general inicia a unos cuantos metros de la

fuente (carga de agua) ya sea en distancia horizontal o en profundidad y

posteriormente llega a zonas más alejadas. Este tipo de migración ocurre

de manera paulatina y depende del grado de permeabilidad, del tamaño de

la carga y del estado regional de esfuerzos. La resistencia a fallar se

incrementa rápidamente con la presión confinante.

No existe un consenso sobre que los grandes embalses puedan cambiar el

comportamiento sísmico de un área, aún si solo fuese puntualmente. La

controversia principal está implícita en la definición del proceso, ya que se

requiere que exista un cambio, lo que implícitamente obliga a que se

conozca el comportamiento anterior de la actividad sísmica, es decir no solo


-01


como tiembla sino además por qué lo hace y determinar qué es lo que

podría pasar en la zona aún sin la construcción de la presa.

Otra dificultad es el proveer un mecanismo capaz de generar sismos a

partir de pequeños incrementos en las componentes del tensor de

esfuerzos de manera que pudiesen provocar diferentes tipos de rupturas.

Observaciones rigurosas llevadas a cabo en algunos embalses indican de

manera convincente que si es posible inducir movimientos en fallas

preexistentes mediante fuentes externas relativamente pequeñas (i.e.

Gough, 1978; Wetmiller, 1981; Raleigh etal.,1976; Pomeroy eta!, 1976;

Cook, 1976).

El que casi no se cuente con casos donde se hayan llevado a cabo

observaciones estadísticas rigurosas no implica que los embalses no sean

capaces de cambiar el patrón sismológico en el que están emplazados. Para

poder justificar entonces el proceso es necesario hacer otro tipo de

consideraciones:

Existen fallas sobre las cuales se sabe han ocurrido algunos eventos.

Se ha logrado fracturar el subsuelo en otro tipo de procesos.

Se ha logrado desarrollar teóricamente un mecanismo para la

sismicidad inducida asociada a los embalses. En base a lo cual se puede

evaluar el grado de riesgo que implica su llenado.

Cualquier predicción sobre sismicidad conlieva a hacer suposiciones acerca

de la relación existente entre esfuerzos y deformaciones así como de

cuando ocurriría la ruptura. Como que el incremento de esfuerzo máximo

que podría ser inducido por un embalse es del orden de diez bares, para lo

cual las rocas deben sufrir deformaciones elásticas. La respuesta de una

roca a diez kilómetros de profundidad, a una presión confinante de mil

bares aproximadamente, será muy diferente a aquella de una roca en

superficie; pero la naturaleza elástica de la deformación (debida al tamaño

del incremento) sigue siendo válida.


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El comportamiento elástico de la parte superior de la corteza terrestre es

una suposición frecuente en ciencias de la tierra y puede ser deducido u

obtenido a partir de sismos, el modulo de Young calculado de este tipo de

datos para profundidades de cero a 25 kilómetros está en el rango de

6x10 5 a 8x10 5 Kg/cm 2 . La variación es relativamente pequeña comparada

con su magnitud. La suposición de que las propiedades elásticas no

cambian con la profundidad no es satisfactoria. Sin embargo, es posible

considerar que en este rango la corteza se comporta elásticamente (i.e.

Kirby, 1977; Turcotte, 1974).

La presión de los fluidos atrapados en los poros de la roca es de gran

importancia en el comportamiento dinámico del embalse. La teoría de

consolidación de Biot (1941) en su forma más simple puede explicar este

fenómeno (será planteada mas adelante en este escrito), ya que la

presencia de fluidos puede plantearse de manera fácil y dadas las presiones

tan bajas involucradas resulta una aproximación razonable. En general se

puede concluir que la observación sismológica por si sola no es un indicador

de la posibilidad de ocurrencia de eventos inducidos, entre mas grande es

el embalse representa un riesgo mayor, sin embargo siempre existe el

potencial de sorpresas, por ejemplo en el complejo hidroeléctrico

Manicouagan en el Cratón Canadiense, Hidro Québec instrumentó y operó

una red micro sísmica para documentar cualquier cambio que se produjera

en el entorno (Le Blanc, 1978), los resultados señalaron que la presa N° 3,

de 108 m de altura y con un volumen de almacenamiento de 1.4x10' 0 m 3

causó variaciones en la sismicidad en su entorno, en cambio la N° 5 no,

siendo que esta última es del doble de altura y tiene un embalse mucho

mayor.


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En muy pocos casos la profundidad de estos eventos ha sido determinada

con precisión. Sin embargo a partir de observaciones de intensidad local se

infiere que se trata de actividad superficial, Gough (1978) calcula que la

velocidad a la que la perturbación se transmite es de aproximadamente un

kilómetro por año y dado que se tiene una alta atenuación se considera que

no rebasa profundidades mayores a diez kilómetros. Esto es consistente

con lo reportado por Gupta et al (1972) quienes en Koyna , en la India,

reportan cientos de eventos en su gran mayoría dentro de ese rango, y

dado que es una zona de gran actividad también tienen algunos mas

profundos. En algunos casos se tienen informes de que ha ocurrido

migración superficial de los eventos, la velocidad de traslado y las

trayectorias observadas están fuertemente asociadas a las estructuras

geológicas preexistentes (Simpson, 1976). Los mecanismos de ruptura

determinados son consistentes con los procesos tectónicos activos en los

diferentes sitios (i.e. Bufe et al, 1976; Gough y Gough, 1976). En Kariba,

Kremasta y Oroville se observó fallamiento de tipo normal, mientras que en

Koyna, Hsinfengkiang y Hoover el mecanismo fue de rumbo

preferencialmente y en Nurek el movimiento ocurrió sobre una serie de

fallas inversas. Los mismos autores sugieren que el llenado y vaciado

rápido de los embalses es un factor de gran importancia en el caso de

regiones en un estado de esfuerzo compresivo.

Las magnitudes máximas de eventos asociados a embalses alcanzan

valores de hasta 6.5 en Koyna (Gupta eta/,1972), 6.3 en Kremasta

(Comninakis eta!, 1968), 6.1 en Hsinfengkiang (Wang eta!, 1976). No es

posible determinar un valor límite superior de magnitud para este tipo de

actividad ya que el llenado de un lago artificial solo dispara los esfuerzos ya

almacenados en el subsuelo.


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2.1 Justificación teórica del proceso.

El estado regional de esfuerzos, la litología, la porosidad y la permeabilidad

son los parámetros físicos in situ determinantes a tomar en cuenta para el

análisis de este fenómeno, es decir la probabilidad de ocurrencia de

sismicidad inducida está directamente relacionada con el ambiente

geológico del sitio de la cortina y de la parte que será inundada.

Es posible conocer cualitativamente este estado a partir del los procesos

que han tenido lugar en la región, de las manifestaciones sismológicas

actuales y del estudio del fracturamiento presente a diferentes escalas.

Utilizar esto para definir estructuras geológicas inestables donde se han

registrado movimientos recientes o bien aquellas que son susceptibles a

tenerlos. La valoración cuantitativa de las componentes del tensor de

esfuerzo solo puede hacerse a través de pruebas puntuales cuyos

resultados no son representativos a la escala requerida y aunque dan idea

de la distribución de estas componentes no pueden tomarse como

representativos a nivel regional o para todo punto dentro del embalse. Sin

embargo, sí se conocen las características de la carga de agua o fuente

externa que producirá las modificaciones, por lo que si bien no es posible

conocer en valor absoluto del estado de esfuerzos si es posible calcular los

incrementos que se derivarán del llenado del lago.

El análisis del campo mediante el uso de tensores de esfuerzos efectivos

(Geff) permite comprender la problemática y evaluar el riesgo que cada

caso representa. En general °eff puede ser definido como:

Geff = Gn - P

y el incremento a este tensor debido al llenado como:


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lá Geff =G fl - P

Donde (yn es la componente normal del tensor y en el caso de filtración

de fluidos en un medio poroso representa los esfuerzos que existen

originalmente en la matriz elástica de la roca. Siendo LX G el tensor de

incrementos en cada una de las componentes de Cín debido a la carga o

peso de agua. Y já P es el cambio de presión hidrostática que se genera

en los poros de la matriz rocosa por la presencia del embalse, a P se le

denomina Presión de Poro.

La componente normal por su definición es evidente que actúa

instantáneamente sobre el subsuelo mientras que el cambio debido a la

Presión de Poro lo hace con una velocidad que depende de las condiciones

geológicas del sitio, es decir necesita un cierto tiempo para transmitirse, lo

hace paulatinamente. Este tiempo de retraso se ha observado que puede

ocurrir desde unos cuantos días hasta varios años después del llenado

inicial del embalse. Alberro (1991) señala que estos sismos reflejan el

desequilibrio producido en el subsuelo por las fuerzas de filtración en el

estado de esfuerzos en los macizos rocosos que conforman el embalse, por

lo que al variar las condiciones geotécnicas de este último el tiempo de

retraso también lo hace.


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2.2 Relación entre permeabilidad, sismicidad inducida y tiempo de

retraso.

El estado de esfuerzos de un área es representativo de su historia de

deformación, de los procesos tectónicos a los que ha estado sujeta. La

sismicidad es la manifestación de los procesos que aun están actuando en

ella. Son sensores de lo que ha pasado y sigue pasando.

Un estado homogéneo implica que la región está afectada primordialmente

por un proceso geodinámico dominante, como lo es la subducción de la

placa de Cocos en la zona costera del Pacífico Mexicano. Implica que la

relación frecuencias magnitud (valor de b ; Richter, 1958) tiene un valor

cercano a la unidad, es decir: la probabilidad de tener sismicidad de

magnitudes bajas es casi igual a la de que existan sismos grandes. Por

ejemplo, una b de valor 1.4 señala que desde el punto de vista geotécnico

se trata de roca buena, poco fracturada, que difícilmente se rompe. Es una

zona de baja atenuación sísmica y frecuencia natural alta (>1 hz) por lo

que filtraría los efectos de posibles eventos lejanos y se incrementarían los

de temblores locales. Por otro lado, un estado de esfuerzos heterogéneo

indica un material que ha sufrido grandes deformaciones de todos tipos,

que se encuentra muy fracturado por lo que tiene una gran atenuación

sísmica, débil, incapaz de soportar grandes esfuerzos, caracterizado por la

ocurrencia de frecuentes rupturas, su respuesta dinámica es a bajas

frecuencias (<1hz) susceptible a amplificar los efectos de sismos lejanos.

La permeabilidad y la porosidad del subsuelo son parámetros que nos

permiten diferenciar el macizo rocoso, están directamente ligadas a la

litología del embalse y es posible relacionarlas con los tiempos de retraso

observados. Se ha mencionado que la ocurrencia de sismicidad inducida no

necesariamente está relacionada con las dimensiones del embalse, tampoco

los tiempos de retraso reportados. Sin embargo, una ruptura ocurre sobre


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un estrato del subsuelo cuando su resistencia al cortante es rebasada por

los esfuerzos a los que está sometida y existen casos documentados en

embalses ubicados en casi cualquier tipo de roca.

Se puede suponer que macizos rocosos de mala calidad o frágiles en zonas

altamente tectonizadas sean más susceptibles a sufrir fracturamiento

inducido dado que el llenado de un embalse solo incrementa los esfuerzos

que actúan en los estratos que lo subyacen en unos cuantos bares.

Los tiempos de retraso reportados para presas en litologías semejantes no

son consistentes. En calizas, por ejemplo se tiene un rango muy amplio,

que va desde unos días hasta varios años, con profundidades a partir de

unas cuantas decenas de metros hasta de algunos kilómetros. Esto se debe

a que las rocas carbonatadas de este tipo son fácilmente erosionables por

el agua y más aún si son sujetas a variaciones de la presión de poro,

proceso que facilita la disolución de la calcita, incrementa el volumen de

vacíos en la matriz y debilita la roca misma. Cuando la roca está

contaminada con otra sustancia como puede ser la presencia de Mg se

vuelve más resistente a la acción del agua y se ha observado que el tiempo

de retraso se incrementa.

La velocidad de llenado es otro factor determinante que puede producir

variaciones en el estado de esfuerzos ya que la corteza terrestre tiende a

absorber los efectos de la carga y recuperar a un estado de equilibrio como

lo demuestran Uribe y Nyland (1983), quienes analizan los efectos que se

tendrían al llenar el embalse del proyecto hidroeléctrico Itzantún,

caracterizado por la presencia de una falla regional de mecanismo normal,

de dirección transversal al río y situada a unos cincuenta metros aguas

arriba de la cortina propuesta. En ese trabajo se calcula que se produciría

una inestabilidad máxima que va de 1.6 a 0.07 bares, correspondientes a


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un llenado rápido en 24 meses o uno lento que tome 16 años. Este es un

ejercicio teórico ya que los embalses generalmente se llenan en una

temporada de lluvias. Ahí también se determina el esfuerzo remanente

para diferentes velocidades de llenado, después de veinte años del primer

llenado resulta 1.21 y 0.04 para las velocidades mencionadas.

2.3 Diferentes tipos de ambientes tectónicos.

El llenado de una presa altera el régimen de esfuerzos en la corteza, una de

las causas es la inclusión de agua en los vacíos de la matriz rocosa o bien a

través de fracturas y vías abiertas hasta llegar a saturar el medio. A partir

de esta saturación al incrementar el volumen de agua en la superficie se

lleva a cabo la difusión de la presión de poro en el subsuelo lo cual es capaz

de modificar la distribución de esfuerzos localmente.

Un estado de esfuerzos puede ser representado en cualquier momento

mediante el diagrama de Mohr y ser ligado al criterio de falla de Coulomb

para materiales elásticos como se muestra en la figura 1 (Jaeger y Cook,

1979).

Lii

Figura 1.- Definición del criterio de falla de MohrCoulomb. Donde 01 son los esfuerzos

principales y T el esfuerzo cortante.


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El criterio de falla de Coulomb representa el esfuerzo al que un cierto

material fallará y se ajusta a la siguiente ecuacuión:

1 = C + tan(p G

Donde:

I es el esfuerzo cortante crítico,

C la cohesión,

CYn el esfuerzo normal al plano de cizalla,

Tan p es el coeficiente de fricción y

(p el ángulo de fricción interna.

Este tipo de análisis implica que en el momento en que la circunferencia de

radio (Cr, - 03)12 se hace tangente a la línea del criterio de Coulomb la

fractura tendrá lugar, es decir se producirá un sismo. A la distancia mínima

entre el circulo de Mohr y el criterio de falla de Coulomb se le conoce como

estabilidad sísmica y es inversamente proporcional a la probabilidad de que

ocurra la ruptura (Uribe, 1984). De manera que entre menos sea esta

distancia el medio se encuentra más cerca de un temblor.

Los aspectos anteriores se pueden conjugar para analizar los diferentes

tipos de falla y su relación con el régimen de esfuerzos asociado de manera

que cuando el esfuerzo principal máximo (Gi) es vertical se producirá

movimiento gravitacional o normal, si el vertical es el mínimo (03) el

movimiento será de mecanismo inverso, mientras que si el vertical es (02)

el producirá una falla de rumbo. Esto está ilustrado en los diagramas

mostrados en la figura 2.

Para los materiales que constituyen la parte más superficial de la corteza

terrestre es rutinario suponer que se tiene un módulo de Poisson de 0.25 y

un ángulo de resistencia a cortante p de 300, además de que existe una

relación linear entre esfuerzos y deformaciones. Tomando esto en

consideración Gough(1978) demuestra que cualquier incremento que se


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haga en el esfuerzo principal vertical (&) se transmitirá como una tercera

parte a las componentes horizontales, y que las variaciones en la presión

de poro son uniformes en todas direcciones ya que el medio al estar

saturado tiene equilibrio hidrostático y al final del proceso de difusión

alcanzará un valor máximo de

03

j

C73

Falla Normal

Falla Inversa

Falla Lateral

Figura 2.- Relación entre el estado de esfuerzos y el mecanismo de falla asociado. En el

esquema del lado izquierdo se muestra que cuando el esfuerzo vertical es el dominante (01) se

generan a movimientos gravitacionales, en el segundo caso el vertical es 03 y esto da origen a

fallas inversas y finalmente del lado derecho se muestra que los mecanismos de rumbo se

asocian a un 02 vertical.

El concepto de esfuerzos efectivos mencionados anteriormente puede ser

ligado al criterio de fallamiento de Mohr-Coulomb y con los distintos

ambientes de esfuerzo descritos, de manera que en los esquemas

mostrados en la figura 3 se pueden observar los efectos de introducir una

carga de fluido sobre un determinado estado de esfuerzos.

Los círculos marcados con el número 1 corresponden a la distribución

original es decir antes de que se llenara el embalse. Los círculos 2 a la que

existiría inmediatamente después del primer llenado, es decir el cambio

solo es debido al efecto del esfuerzo normal Aci v . Finalmente los número 3


¡Le]


corresponden al estado de esfuerzos presente tras el tiempo cuando ya se

ha trasmitido todo cambio en la presión de poro LP.

¶ Ir ¶

a.3 0•1 a. a.3 a•1 a.3 0 1 Q

.E1 2/ .E1 2 /

h 2 ' h2'

Falla Normal Falla Inversa Falla Lateral

Figura 3. Diagramas de Mohr Coulomb para representar los efectos del llenado de embalses en diferentes

ambientes tectónicos.

De este análisis se desprende que:

1 .- El llenado de un embalse induce cambios en el subsuelo que tienden a mover las

fallas normales presentes en su entorno, en menor proporción esto ocurre en las

estructuras de mecanismo lateral y las fallas inversas disminuyen su probabilidad de

reactivarse.

2.- En el caso de vaciados rápidos ocurre lo contrario las fallas normales tienden a

estabilizarse pero la de mecanismo inverso podrían volverse generadoras de sismos.

3. La Central Hidroeléctrica Solidaridad (Aguamilpa).

Dentro de las funciones de la Comisión Federal de Electricidad (CFE) está el cubrir las

necesidades de energía del país, de manera que la infraestructura para este

propósito debe ser construida antes de que la demanda lo exija. México tiene un

territorio tal que su potencial hidroeléctrico aún no ha sido alcanzado, estas obras son

de gran envergadura requieren de mucho capital y el tiempo para su ejecución

generalmente es de varios años. Por lo que es indispensable tener en cartera algunos


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proyectos listos para iniciarse cuando las condiciones políticas, sociales y económicas

lo permitan.

Desde finales de los años setentas se vio la necesidad de construir centrales en la

parte occidental del país, se propusieron varios sitios sobre los Ríos Santiago, y San

Pedro, en el estado de Nayarit. En cada uno de estos proyectos potenciales se

propusieron varias alternativas donde se llevaron a cabo exhaustivamente

reconocimientos geológicos y geofísicos de parte de la Gerencia de Estudios de

Ingeniería Civil y Ciencias de la Tierra (GEIC) y su contraparte la Coordinación de

Proyectos Hidroeléctricos (CPT), ambas dependientes de la Subdirección de

Proyectos y Construcción de la CEE.

De las propuestas presentadas el sitio conocido como Aguamilpa en su alternativa

Colorines era de las mas atractivas, en este eje fue posible construir en cuatro años

un proyecto que consiste de una cortina de 187m de altura, dos túneles de desvío de

16 m de diámetro, un canal vertedor en margen izquierda para 6770 m 3/s y una casa

de máquinas subterránea de tres unidades con una capacidad instalada de 960 Mw

en margen derecha, con un embalse de 6950 x10 3 m3 .

Entre los estudios de ingeniería básica llevados a cabo antes de la decisión de

construir una obra de tal magnitud, la CFE lleva a cabo estudios sismotectónicos

encaminados a conocer el riesgo sísmico al que estará sujeta, así como evaluar la

posibilidad de sismicidad inducida para mitigar sus efectos tanto en la futura central

como en los centros poblacionales e infraestructura existente en el entorno.

3.1 Ambiente tectónico.

El sitio del Proyecto Aguamilpa se encuentra localizado en el estado de Nayarit,

sobre el Río Grande Santiago aguas abajo de su confluencia con el Huaynamota que

es el punto de inflexión donde el Santiago cambia su dirección preferencial al

Noroeste y se quiebra bruscamente hacia el Oeste, hacia su desembocadura en el

Puerto de San Blas.


21


En la Figura 4 se muestran los sismos registrados antes de que existieran las presas,

así como la ubicación tectónica de los proyectos Aguamilpa , El Cajón y La Yesca

dentro del Graben Tepic-Chapala que es el brazo NW de la triple unión que separa el

Bloque Jalisco de la Placa Norte Americana, El movimiento relativo que se tiene en

general a lo largo de ese brazo es de movimiento lateral derecho, lo que provoca que

dicho bloque tienda a desprenderse del continente y se traslade hacia el NW

siguiendo a la península de Baja California. Este graben es considerado como parte

del Eje Volcánico Transmexicano (EVT) por lo que además de los movimientos

laterales se tiene gran actividad volcánica reciente como son los Volcanes de

Sanganguey, El San Pedro Lagunillas, El Ceboruco y cercanos al proyecto el de los

Picachos y el de los Coquitos.

1'. H. AGUAMILFY

' SS TrPIC\ ,. H. CAJON

P.H.LA YESCA

) 01 GUADALAJARA "5 lP4 ..,.1.'

'SS

BLOQUE DE JALISCO

'1

1'..'

0

coL' \

'o

Figura 4.- Tectónica general del Bloque Jalisco

Los procesos geodinámicos mas importantes que han tenido lugar en la región son:

a) Primeramente la subducción de la antigua Placa de Farallón, que produjo la

Orogenia Laramide que afectó casi todo el territorio nacional, esta fue una etapa


o 2' 14

22


compresiva que formó cadenas montañosas caracterizadas por pliegues y grandes

fallamientos inversos de dirección NW-SE. b) Al término de la compresión se tuvo una

etapa de distensión que produjo rupturas de mecanismo normal en esa dirección y

posteriormente también en dirección NE-SW. c) Finalmente, el emplazamiento del

EVT que resulta en otra etapa de esfuerzos tensiónales asociada a fracturas de

rumbo E-W que pueden ser observadas a todo lo largo del eje y lo caracterizan.

Estos sistemas de fallas están presentes en todos los proyectos del Río Santiago,

pero a medida que los sitios se ubican hacia al Sur el sistema E-W se hace más

dominante. La actividad regional observada en toda la zona corresponde a

mecanismos asociados a las últimas dos familias de fallas.

En la figura 5 se muestra la geología estructural de la parte cercana a la cortina, del

lado de aguas arriba, es lo mas profundo del embalse, donde mas carga se almacena

y donde se inundó primero. La cota máxima del lago una vez lleno al 100%

corresponde a la línea marcada en azul. En el sitio los sistemas dominantes son el

NW-SE y el NE-SW como se muestra en está figura. En ella se puede comprobar que

si bien los dos sistemas son distensivos es decir de fallas normales las del segundo

grupo cortan la continuidad de las primeras, lo que implica que el sistema NE-SW es

más reciente y por lo tanto más susceptible a los incrementos de esfuerzos derivados

del llenado del embalse.

y 1 ¿

Figura 5.- Sistemas de fracturamiento preferencial observado en la zona del embalse de Aguamilpa.


23


La columna estratigráfica en la zona del proyecto es en general bastante uniforme

desde el punto de vista de establecer un modelo de velocidades con fines

sismológicos. Se tiene una litología conformada por algunos metros de suelos no

consolidados sobre formaciones de tobas riodacíticas cuya competencia aumenta

rápidamente a profundidad, se tienen desde meramente aglomerados casi en la

superficie pasando por tobas pseudo estratificadas hasta tener tobas líticas masivas a

menos de 200m.

Para conocer la sismicidad propia de la zona, en 1987 se instaló la estación El Sordo,

En 1992 se instalaron El Casco y Sabinos para conformar una red de monitoreo en la

vecindad del proyecto Aguamilpa, este arreglo consistió en estaciones autónomas de

registro en papel ahumado con sensores de velocidad de periodo de un segundo,

especiales para detectar temblores locales. En 1993 se instalaron Guinea y Palmita

para iniciar el monitoreo posterior al cierre de la obra. La distancias promedio entre

estaciones cercanas a la cortina fue de menos de 5km lo que implica un nivel mínimo

de detección de 1.5, es decir el arreglo era tal que garantizaba que cualquier sismo de

magnitud igual o mayor a 1.5 (Richter) que ocurriera dentro de la zona sería

registrado.

La figura 6 muestra el entorno del embalse en azul y los triángulos señalan las

estaciones de monitoreo empleadas en este trabajo. Las estaciones Sabinos y

Buruato son regionales y son consideradas de control. Mientras que El Casco ubicada

a 4km de la cortina, es la estación índice que servirá para presentar la estadística del

fenómeno observado.

La manera más sencilla de documentar un cambio en el nivel de actividad es la de

instalar un sismógrafo cerca de la presa, fuera de la influencia de la construcción, para

evitar contaminación con vibraciones inducidas de otra índole. Registrar la actividad

por un tiempo razonable antes, durante la obra y un lapso después del primer llenado.

Razón por la cual se tomaron El Sordo primero y después (una vez instalado) El

Casco como testigos del fenómeno. Con el criterio de contabilizar cualquier sismo


24


registrado a menos de 40km de distancia. Los registros que se obtuvieron de 1987 a

junio de 1993 fueron correlacionados con las explosiones que tuvieron lugar en la

zona de obras por lo que se puede afirmar que no se registró ninguna actividad

sísmica en la zona del embalse en ese tiempo.

11

S04966

2I.I

.104 SS -10465 -10465 -lOSAS

Figura 6.- Localización de las estaciones de monitoreo sísmico instaladas en el entorno de

Aguamilpa.

El 23 de junio de 1993 se llevó a cabo el cierre de la obra y veinte días

después, cuando se había levantado 70m el nivel del agua, se registró un

incremento en la sismicidad registrada en El Casco, alcanzando casi 3000

sismos en los siguientes seis meses, esto evidenció la ocurrencia de

sismicidad inducida. Del total de sismos registrados desde junio de 1993 a

mayo 2001 solo unos cuantos tuvieron magnitud mayor a 3.5, treinta y

cinco estuvieron en el rango de 3.5 a 4.0 , tres entre 4.1 y 4.3 y ninguno

mayor. Durante este periodo se registró actividad en los volcanes de Los

Coquitos en 1995 y en Los Picachos en 1997, procesos que enmascaran el

efecto total del embalse. En este último brote tuvo lugar un sismo

magnitud 5.1 de origen volcánico, con epicentro profundo; también en ese

período se registró uno de magnitud 4.5 asociado al Volcán Sanganguey.


25


La figura 7, muestra la evolución de la sismicidad registrada en la estación

El Casco en intervalos de cinco días. Se puede observar que durante el

primer llenado que inicia el 23 junio de 1993, se llegan a tener intervalos

en los que se registraron más de 500 sismos (enero de 1994). La actividad

tuvo una alta correlación entre el nivel de agua y el número de sismos

registrados durante los dos primeros años. Los temblores aumentan cada

año al elevarse el nivel del embalse en época de lluvias y disminuyen con el

estiaje. El fenómeno tiende a decrecer con el tiempo, después de ocho años

(mayo de 2001) la difusión de los esfuerzos efectivos y la presión de poro

tienden a establecer otro nivel de equilibrio.

o :j;:í'íiiiFll It MEO

Figura 7 Evolución de la sismicidad registrada en la estación El Casco, en intervalos de cinco

dias. En el recuadro se hace un acercamiento de los primeros 15 meses.

3,2 Sismicidad asociada al llenado del embalse.


26

w

z • w (o o 1- z (o e (o

z

(o

-te

1

-1


Después de veinte días del inicio del llenado (23 de junio de 1993) se

empezaron a registrar múltiples sismos de pequeña magnitud en la

estación El Casco, esta actividad aumentó rápidamente hasta alcanzar más

de 500 sismos en un período de cinco días como se muestra en las figuras.

Llegando a un total de más de 3000 sismos para el mes de noviembre, casi

9000 a un año del cierre y 12900 después de quince meses. Esto se

observa en la figura 8, donde se grafica en tiempo el total acumulado

temblores registrados. Este nivel de actividad es semejante al reportado

por Gough (1978) para la presa de Kariba en Sud Africa y a lo analizado

por Comninakis et al (1968) para Kremasta en Grecia. Debido a la cercanía

entre estaciones y a la oportunidad de la instrumentación para el caso de

Aguamilpa se tiene un gran número de registros de sismos pequeños, ya

que aquí se tiene un nivel mínimo de defección en magnitud de 1.5; que

permite observar: el inicio del fenómeno, su evolución en cantidad de

temblores, profundidad, magnitud y la migración de los eventos.

Ir-

IOM. I90.9. 14 nO 5-6 ate 44 lo. 1-12 dIc 47 -. 76 loO 4-O 3-70»! 2*2 dos 20-? *2! 77.? ØS 6-0 fo 60-61 -

Figura 8.- Evolución del total acumulado de eventos registrado en El Casco durante los primeros

15 meses después de llenado.


27


Durante el primer llenado la actividad inicial permitió observar la evolución

del fenómeno ya que ocurrió casi exclusivamente en las cercanías de la

cortina, en su mayoría asociada al graben formado por la falla El Sauz y la

Rosario Viejo mostradas en la Figura 5, dado que los sismos tuvieron un

origen similar se pudieron llevar a cabo algunas interpretaciones que

posteriormente en otros años, al propagarse el fenómeno a todo el embalse

e involucrar otros procesos no fue posible, dado que el análisis se complica

y la sismicidad no necesariamente se asocia al llenado del embalse. En la

figura 9 se puede observar la evolución de la magnitud de los eventos

registrados durante el primer llenado, en general la actividad registrada fue

aumentando su magnitud gradualmente, es decir al incrementarse el

esfuerzo aplicado era posible producir rupturas de mayores dimensiones.

No se observó ninguna variación en la profundidad hipocentral ya que la

gran mayoría de los eventos registrados, durante todo el proceso, fueron

muy someros.

JUJO AGOSTO

SEPTIEMC

pq

4.0

3.0

u

2.0

1-

z u

1.0

0.0

0.00 40.00

• .. •... • . ,- -

• • ( ...• I- .•I , ¿•..'...• ..z..a 7..J.,.

- 1 —rr jirr_; •

80.00 120.00

Figura 9.- Variación en el tiempo de la magnitud de los eventos registrados en El Casco.

La determinación del mecanismo de ruptura puede hacerse a partir del

análisis de los registros recabados en las diferentes estaciones. La

polaridad de llegada de las ondas implica que se trate de dilataciones o


28


compresiones inducidas por la fuente sísmica. Cuando se tienen suficientes

trazas es posible construir un estereograma que determina dos planos

posibles de ruptura (conjugados). Al complementar esto con los

conocimientos de la tectónica del área, se determina el rumbo y el echado

de la falla donde se originó el movimiento.

Al calcular los mecanismos asociados a la sismicidad de Aguamilpa, en

general se tienen dos familias representadas en la figura 10. La primera (a

la izquierda) corresponde a los sismos registrados en 1993 cercanos a la

cortina y la segunda (a la derecha) a los de 1994, que en su mayoría

ocurren aguas arriba de la confluencia con el Huaynamota en el tramo NE-

SW del Río Santiago.

1993 1994

Figura 10.- Mecanismos de Falla calculados para la actividad de: A la Izquierda la de 1993

cercana a la cortina y a la derecha la de 1994 aguas arriba del Huaynamota.

La solución del mecanismo focal obtenida para la zona de concentración de

eventos en 1993 es de tipo normal, el plano mas consistente es NE-SW con

buzamiento hacia el NW con ejes de tensión casi horizontales. Estas

soluciones exhiben la tendencia del patrón estructural de la zona , así como

el régimen de esfuerzos vigente. Las soluciones de falla determinadas para

la zona ubicada al SE de la presa en 1994, corresponden a movimientos

gravitacionales con orientación NE-SW como en la otra área pero en este


29


caso el buzamiento es hacia el SE. No se encontró evidencia de la actividad

registrada estuviese asociada al sistema estructural NE-SW al que

pertenecen las fallas El Sauz y Rosario Viejo; sin embargo, es claro que a

través de éstas hubo flujo de agua, funcionando en muchos casos como

vías abiertas.

En las diferentes gráficas de la figura 11 se muestran los epicentros

calculados para la actividad registrada en los períodos de 1993 y 1994

respectivamente. En ellas se observa que ambas tienen una gran

concentración de sismos someros a menos de lOOm de la superficie y otro

grupo que llega a tener hasta ocho km de profundidad a este grupo

pertenecen los de mayor magnitud. La sismicidad observada cerca de la

cortina y en la zona de las fallas El Sauz y Rosario Viejo migra para 1994

aguas arriba afectando zonas que no habían sido reactivadas en 1993.

Para 2001 el cúmulo de epicentros cubría totalmente la zona entre estos

dos brotes.

\\\

21 'a]

Longtud oeste

A •• .____,A O

¿1..

• e . •.•..• ..

.f-.t: •

-lO • -,, 1 Longtud este

Figura 11.- Se muestra la sismicidad observada dentro del embalse, del lado izquierdo en planta

arriba y en sección abajo la ocurrida en 1993 y del lado derecho la de 1994.


30

SISMICIDAD INDUCIDA, AGUAMILPA,

3.3 Comparación del comportamiento sísmico de Aguamilpa con el

de otras centrales.

En 1978 la CFE junto con el Instituto de Ingeniería de la UNAM

instrumentaron el entonces proyecto en construcción Chicoasén, con el

objetivo explícito de llevar a cabo estudios de sismicidad inducida. A partir

de éste, todos los proyectos han sido monitoreados; el caso de Aguamilpa

no es el único en el que se ha documentado la ocurrencia de este

fenómeno, pero si el más claro y espectacular.

En el llenado del El Cajón ubicado unos cuarenta kilómetros aguas arriba de

Aguamilpa, en condiciones de esfuerzos semejantes, una cortina parecida,

la misma secuencia litológica y con un llenado también en una sola

temporada de lluvias, las observaciones fueron muy diferentes: el tiempo

de retraso fue de 250 días, se indujeron dos sismos principales de

magnitudes 4.5 y 4.4 dentro de una secuencia que duro tres semanas que

totalizó 150 eventos, seguidos por un silencio absoluto.

Las Presas de Angostura y Zimapán están construidas sobre materiales

calcáreos semejantes. Zimapán a la fecha no ha modificado el ambiente

sismológico de su entorno. Mientras que en Angostura, veinticinco años

después del cierre se registró una gran actividad sísmica que tuvo lugar

cercana a la cortina, directamente relacionada a las variaciones de nivel del

embalse, los temblores aumentaban en número y avanzaban hacia aguas

abajo al elevarse el nivel del embalse, mientras que al bajarlo disminuían y

se acercaban a la cortina. Para solucionar esto la CFE reinyectó la pantalla

impermeable obturando toda la carsticidad que el agua había excavado en

esos años.


31


4. Conclusiones.

Los grandes proyectos de ingeniería pueden llegar a cambiar las

condiciones del subsuelo, estas variaciones ocasionadas por acciones del

ser humano son a los que se les denomina sismicidad inducida.

En el caso de la construcción de presas y llenado de los embalses de estas

se producen pequeños incrementos en las componentes del tensor de

esfuerzos que no son capaces por si mismos, de fracturar una roca sana,

por lo que este fenómeno se limita a disparar los esfuerzos concentrados

sobre las discontinuidades preexistentes. Dada la extensión de los lagos

artificiales son muchas las estructuras inundadas, pero el origen de éstas

puede deberse a distintos procesos por lo que el potencial que tienen para

reactivarse es diferente.

En el caso de las presas son muchos los factores que determinan la

ocurrencia de cambios en el patrón sísmico de una región. Se tienen

observaciones que relacionan el proceso con los siguientes factores:

El estado regional de esfuerzos: los estados distensivos son más

susceptibles a sufrir sismos que los compresivos durante el primer

llenado. En materiales homogéneos ocurrirán menos sismos pero de

magnitud mayor a los que podrían originarse en heterogéneos.

Las dimensiones del embalse: entre mayor es el volumen más

grande es la probabilidad de cambio. Se considera que presas de más

de lOOm de altura y con embalses de un volumen mayor a un 106 m 3

son susceptibles a inducir sismicidad; sin embargo esto no siempre

es cierto. El modelo geológico juega un papel importante, por

ejemplo: la litología, el grado de fracturamiento y el tipo de fallas

presentes en el entorno pueden modificar esta probabilidad. En

general puede decirse que el llenado tiende a mover las fallas de


32


mecanismo normal que existan dentro del embalse y que estabiliza

las inversas, mientras que los vaciados rápidos actúan de manera

contraria. Esto implica que el manejo del nivel de embalse se debe

hacer consiente del riesgo en que se incurre.

La velocidad del cambio (llenado o vaciado) es otro factor que influye

ya que la corteza terrestre tiende a absorber o disipar el efecto de la

fuente externa de esfuerzos efectivos.

Sismicidad inducida implica provocar y documentar el cambio en el

comportamiento de la zona; por lo que se debe contar con estudios

y monitoreo antes, durante y después de la construcción de la obra.

Se refiere a cualquier tipo de variación: se puede pasar de poca

actividad a muchos eventos, los cuales pueden ser grandes,

intermedios o microsismos, o al contrario pasar de mayor a menor

grado de actividad, inclusive a ninguna.

En sismicidad en regiones que han sufrido historicamente varios

procesos de deformación el cambio se refleja en actividad en general

sobre las fallas más jóvenes.

La manifestación sísmica del cambio se presenta con un tiempo de

retraso que depende de los factores ya mencionados. Este puede

ocurrir instantáneamente o hasta después de algunos años.

La sismicidad provocada por el primer llenado sufre migración sobre

estructuras preexistentes y aumenta en magnitud paulatinamente.

No existe un consenso en porque ocurre el fenómeno, debido a la

variabilidad de los factores que lo determinan, a) Existen

observaciones en sitios donde han existido variaciones drásticas; se

sospecha de otros muchos casos donde no se tuvo monitoreo previo.

b) En zonas de alta sismicidad es difícil establecer el cambio. c) En

proyectos cercanos, con obras semejantes y litología similar el

comportamiento observado no ha sido consistente.


33


El llenado del embalse de la Central Hidroeléctrica Solidaridad

(Aguamilpa) se inicio el 23 de junio de 1993 y veinte días después

comenzó una secuencia de varios miles de pequeños sismos registrados

dentro del embalse.

La CFE instaló en 1987 un arreglo de estaciones sismológicas en el

entorno del proyecto y desde esa fecha hasta el inicio del llenado no se

registró ningún tipo de actividad en el área de interés.

El número de temblores registrado se incrementó rápidamente en

estrecha relación con el aumento del nivel de embalse. La actividad duró

más de ocho años, dentro de esta secuencia ocurrieron 35 sismos de

magnitud mayor a 3.5 y menores a 4.0, sólo tres ocurrieron en el rango

de 4.1 a 4.3.

La sismicidad que inició cerca del embalse de manera somera y de baja

magnitud, rápidamente aumentó en profundidad y tamaño. Se observó

una migración siguiendo las grandes estructuras geológicas

preexistentes.

Los mecanismos asociados a estos eventos corresponden a la

reactivación del sistema de fallas NE-SW de mecanismo normal asociado

a la etapa post orogénica de la Sierra Madre Occidental.

Existe una relación directa entre el nivel de embalse y el número de

sismos registrado, es decir la actividad aumenta en época de lluvias y

disminuye en el estiaje con un tiempo de retraso de tres semanas. Esto

implica:

Un alto grado de concentración de esfuerzos.

Alta permeabilidad en el material rocoso del subsuelo.


34


3) Presencia de vías abiertas, como fallas o fracturas expuestas de

grandes dimensiones.

El comportamiento de Aguamilpa fue diferente al observado en El Cajón

donde se tuvo un período de retraso de 250 días y solo 150 registros.

Aún cuando El Cajón está a pocas decenas de kilómetros de distancia de

la primera, con una altura de presa parecida y en un ambiente tectónico

semejante.

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36


Agradecimientos.

El llegar a este punto profesional de mi vida es el resultado del crecimiento

que he tenido gracias a:

El apoyo incondicional que siempre me han brindado mis padres, Eva

Natalia y Salvador quienes han sido mi mejor ejemplo.

La compañía que me han dado mi esposa Margarita y mis hijas: Claudia,

Adriana, Daniela y María Antonieta haciendo de mi existencia una cadena

de múltiples aventuras.

La formación profesional recibida en La Universidad Nacional Autónoma de

México, específicamente en la Facultad de Ingeniería y en el Departamento

de Física del Interior de la Tierra de la Universidad de Alberta. En especial a

la institución que me permitió llegar de la teoría a la práctica, Comisión

Federal de Electricidad, quien ha fungido como mi hogar por todos estos

años.

Los maestros y compañeros que han enriquecido mi vida con tantas

lecciones y observaciones, de todos ellos he aprendido. En especial

aquellos que apoyaron mi ingreso a esta academia.


37

Sismicidad Inducida por el llenado de presas y embalses la Central Hidroeléctrica Aguamilpa

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