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

1 Go1
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
4

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.
5

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
11

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
6x105 a 8x105 Kg/cm2 . 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 m3
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.
11

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:
13

lá Geff =Gfl - 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.
14

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
15

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
16

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.
17

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
18

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 Aciv. 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 01 Q
.E12/ .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
20

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 x103 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'

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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.
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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

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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.
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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.
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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
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Longtud oeste
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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 m3
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.
S. Referencias.
Alberro,). (1991) Temblores inducidos por filtración. Instituto de
Ingeniería UNAM, 69p.
Biot, M. A. (1941) Journ. of AppI. Phys. 12, 578-581.
Bufe, C.G.; Lester F. W.; Lahr, K. M.; Lahr,). C. Seekins, L. S. and
Hanks T. C. (1976) Science. 192, 72-74.
Comninakis, P.; Drakopolus, J.; Moumoulidis, G. and Papazachos, B.
(1968) Annali di Geofisica (Rome). 21, 39-7 1.
Cook, N. G. (1976) Engineering Geol. 10, 99-122.
Gough, D. 1. (1978) Induced Seismicity, in The Assessment of Mitigation
of Earthquake Risk, UNESCO, 341p.
Gough, D. I. and Gough, W. 1. (1976) Engineering Geol. 10, 211-218.
Gupta, H. K. and Rastogi, B. K. (1976) Dams and Earthquakes, Elsevier,
Amsterdam, 229p.
Gupta, H. K.; Rastogi, B. K. and Narain S. (1972) BulI. Seísmo. Soc. of
Ame. 62,482-492.
Jaeger, J. C. and Cook, N. G. (1979) Fundamentals of Rock Mechanics,
Wiley, New York, 593p.
Kirby, S. H. (1977) Pure andAppl. Geophys. 115, 245-258.
Le Blanc, G. (1978) BulI. Seismo. Soc. of Ame. 68,1469-1485.
35

Packer D.R.; Lovegeen,). R- and Born,). L. (1977) Reservoir induced
seismicity. y 6, Wood Ward and Clyde, San Francisco, 124p.
Pomeroy, P. W.; Simpson, D.W. and Sbar, M. L. (1976) Bu!!. Seísmo.
Soc. of Ame. 66, 114-125.
Raleigh, C. B.; Healy,). H. and Bredejoeft, 5. D. (1976) Scíence, 191.
1230- 1237.
Richter, C. F. (1958) Elementary Seismo!ogy, W. H. Freeman, San
Francisco, 768p.
Simpson, D. W. (1976) Engineering Geol. 10, 123-150.
Simpson, D. W. and Negmatullaev, S. K. (1981) Bu!!. Seísmo. Soc. of
Ame. 71, 1561-1586.
Turcotte, D. L. (1974) Journ. Geophys. Res. 79, 2573-2577.
Uribe, A. (1984) Ph. D. Thesis, Univ. Of Alberta, 239p.
Uribe, A. and Nyland, E. (1983) Engineering Geol. 19. 247-249.
Wang, M.; Hu, Y.; Chen, M.; Li. T.; Chin, Y. and Feng, 5. (1976)
Engineering Geol. 10, 331-351.
Wetmiller, R. 5. (1981) GAC-MAC Meeting, Calgary, A-6.
Withers, R. 5. (1978) Ph. D. Thesis , Univ. of Alberta, 241p.
Withers, R. 5. and Nyland, E. (1978) Can. J. Earth Sciences, 15, 1526-
1534.
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

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