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¿Qué es un sinkhole o sumidero?
Los sumideros, dolinas o “sinkholes”, cuya descomposición del término en inglés entenderíamos como hoyo hundido, son procesos que se producen en algunos lugares donde el subsuelo ha experimentado procesos de disolución, arrastre de finos o subsidencias entre otras causas.
Son un tipo de proceso geológico que, en ocasiones ocurren en ámbitos urbanos y que por sus características generan asombro, preocupación y sobre todo representan importantes riesgos económicos y humanos que no deben obviarse.
¿Cómo se forma un sinkhole?
Los sumideros representan zonas donde el material simplemente ha colapsado y ha sido trasladado por efectos de procesos de disolución.
Por ejemplo, es el caso de terrenos carbonaticos en cuya situación hablamos de “procesos kársticos” en los que la exposición a sustancias químicamente agresivas o de manera prolongada al agua, genera una desagregación de rocas como la caliza o ricas en minerales solubles de tipo evaporítico como el yeso, y van formando galerías que se interconectan hasta generar grandes vacíos bajo la superficie, que llegado cierto momento ante la pérdida de densidad del suelo o la exposición a cargas sobre ese vacío queda expuesto el sumidero formado.
En otras situaciones pueden asociarse a su generación la presencia de materiales con características dispersivas (particularmente arcillas montmorilloníticas) que reaccionan ante la presencia del agua y ante una reacción vinculada con su capacidad de intercambio catiónico, estas se dispersan abruptamente, haciendo que el terreno pierda densidad y dando lugar en presencia de fluidos sub-superficiales al denominado “piping” o desarrollo de tubificaciones por el proceso de sufusión.
Morfológicamente tienen forma circular o aproximadamente circular, pudiendo generarse de manera gradual y lenta o abrupta, situación en la cual pueden ser muy peligrosos si ocurren en sitios urbanizados.
Las cavidades que se forman terminan exponiéndose al perderse el soporte bajo las capas superiores. Como puede verse, estos procesos están íntimamente asociados al tránsito del agua, tanto proveniente de fuentes superficiales, como de agua subterránea, por lo que la hidrogeología y la química de los fluidos subterráneos puede tener una fuerte influencia si la litología de una zona es susceptible a estos.
Tipos de sumideros o sinkholes
De manera general, los sumideros se clasifican en 3 clases distintas definidas por su desarrollo:
Sumideros de disolución o solución
Estos se producen por infiltración directa de la escorrentía sobre materiales rocosos expuestos, produciendo de forma gradual, lenta y progresiva una “cubeta” o depresión.
Por su desarrollo lento no constituyen riesgos de consideración si su generación es más superficial que subterránea, pero su detección es importante en todos los tipos de infraestructura, especialmente en las represas si es que tienen desarrollo avanzado a nivel subterráneo, porque representan zonas de fuga para el agua y terrenos poco estables para soportar cargas de cimentaciones o elementos sean estructurales o no.
Sumideros cubiertos que desarrollan subsidencia
Estos se producen en terrenos con coberturas superficiales de suelo permeable, que permiten la infiltración del agua hasta el macizo, por cuyas fracturas se va produciendo la erosión interna, propiciando el hundimiento gradual superficial. Estos también tienen un desarrollo lento.
Sumideros cubiertos que colapsan
Este último es el que mayor riesgo implica, puesto que el material que se remueve queda cubierto por una capa de suelo poco permeable y que permanece regular pese al avanzado proceso de erosión interna, hasta que, en cierto momento, esa capa se debilita, deforma y empieza a desprenderse hasta colapsar, dejando expuesta la cavidad de forma repentina y afectando a las estructuras que se emplazaban sobre esa zona.
Riesgos sinkholes
A nivel mundial, los impactos sobre estructuras urbanas por la generación de sumideros han sido bien documentados, sobre todo fotográficamente, siendo llamativos los grandes y profundos huecos que quedan tras el colapso del terreno, llevando a la destrucción parcial o total a edificios, calles, presas, líneas de transmisión de energía eléctrica y acueductos entre muchos tipos de bienes que son afectados por estos fenómenos.
La formación de sumideros no solo se restringe a procesos naturales, ya que en las ciudades estos pueden desarrollarse por la ruptura de tuberías soterradas, sobre todo si estas conducen caudales altos y flujos a presión, y más si se trata de aguas residuales (con alto contenido orgánico).
Otro caso de ocurrencia puede darse luego de la realización de voladuras no controladas que puede desintegrar o afectar drásticamente la competencia de un material de baja calidad, produciendo su colapso bajo otro de mayor resistencia. La sobreexplotación de aguas subterráneas puede también dejar amplias galerías en los acuíferos agotados, con lo que el material sobre esa unidad hidrogeológica puede perder confinamiento en su base debido a la perdida de densidad y hundirse.
Por último, si un terreno tiene una capa susceptible de producir el desarrollo de cavidades, y sobre este se instalan cargas de magnitudes superiores a su resistencia, pueden producirse deformaciones que conlleven al debilitamiento y colapso de la capa superior.
Detección de sumideros o sinkholes
La detección de los mismos es compleja, pudiendo notarse evidencias o anomalías que pudieran apuntar al desarrollo de estos fenómenos en el suelo como la aparición de grietas o desniveles tenues y diferenciales y el drenado veloz del terreno; pero también en las estructuras presentes sobre este o contenidas en él, como es el caso de fisuras y agrietamientos, descuadre de puertas, elevación irregular del gasto en medidores de agua que permitan inferir una ruptura de las tuberías internas de una edificación, o la falta injustificada de agua en zonas que refleje algún problema en la red pública de distribución.
Instrumentalmente, los sumideros pueden detectarse de forma indirecta por técnicas geofísicas como la sísmica de refracción y las tomografías eléctricas y de manera directa por exposición de la cavidad (excavaciones, aperturas de calicatas, sondeos geotécnicos), lo cual si se tiene la sospecha o antecedentes del desarrollo de este tipo de procesos puede ser muy importante para prevenir sus efectos.
Como ya se dijo, en proyectos de infraestructura es relevante saber si este tipo de fenómenos se pueden suscitar por lo que en obras como las represas se busca identificar si existe litología carbonática o evaporítica. Un caso bastante común que se relaciona de alguna forma a lo que se describe en este artículo, pero que responde a otro tipo de procesos, es el de generación de las denominadas “fallas de borde vial”, que pueden vincularse más directamente a superficies preexistentes de falla o a malas condiciones de drenaje sub-superficial.
Las técnicas geofísicas 2D y 3D permiten realizar la cartografía y diferenciación de los materiales en zona de sumideros en Tennessee, Estados Unidos. Imágenes: Pyramid Geophysics, 2015.
MSc. Ing. Miguel Angel Morales Collazos (mmorales@sobreriesgos.com). Especialista en Diseño de Carreteras y Manejo Tecnológico de Riesgo de Desastres
Gerente Técnico de la Consultora en Geociencias Aplicadas “Sobreriesgos” www.sobreriesgos.com
Colaborador invitado de Geotecniafacil.com
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