*Por el Ingeniero Oscar A. Vardé, Presidente Honorario, Academia Nacional de Ingeniería.

Introducción y objetivo

La disolución de formaciones yesíferas en las fundaciones o entorno de una presa constituye un fenómeno geotécnico de alto riesgo. El presente documento tiene por objetivo brindar una síntesis para identificar, evaluar y mitigar los efectos de la disolución de yesos. Se incluyen conceptos básicos, métodos de diagnóstico, técnicas de intervención y ejemplos de casos históricos. Existen numerosos documentos bibliógraficos y experiencias en casos históricos de Presas Internacionales y en Argentina sobre este importante tema.

Explicación del proceso de formación

Cuando en una presa de embalse el terreno de cimentación contiene yesos (o materiales solubles como anhidrita o sales), puede producirse un proceso llamado disolución kárstica. Esto es similar a la formación de cavernas naturales en terrenos de caliza, y también ocurre con el yeso, que es mucho más soluble en agua.

Proceso de formación de huecos y cavernas:

1. Contacto con el agua: El yeso (sulfato de calcio hidratado, CaSO₄·2H₂O) entra en contacto con el agua, especialmente cuando el embalse se llena o hay filtraciones.

2. Disolución química: El agua disuelve lentamente el yeso, facilitando la reacción química:
CaSO₄·2H₂O → Ca²⁺ + SO₄²⁻ + 2H₂O.

3. Aumento de la permeabilidad: La disolución genera poros y canales que aumentan la permeabilidad del terreno, lo que acelera el proceso.

4. Formación de huecos y cavernas: Con el tiempo, los poros se agrandan y forman cavernas o huecos importantes bajo la presa o sus alrededores.

5. Riesgos asociados: Este fenómeno puede producir hundimientos, pérdidas de agua del embalse y afectar la estabilidad estructural de la presa.

Importancia del proceso geoquímico y del contenido salino del agua de infiltración

El proceso de disolución de yesos en presas de embalse es fundamentalmente un fenómeno geoquímico. La velocidad y magnitud de la disolución dependen de variables como la composición química del agua, la temperatura y el flujo hidráulico.

Un factor crítico es el contenido salino del agua de infiltración. Aguas con bajo contenido de sales disueltas (aguas ‘dulces’) tienen un mayor potencial de disolver yesos, ya que están más lejos del equilibrio químico con respecto al sulfato de calcio. Por el contrario, aguas que ya contienen una alta concentración de iones calcio y sulfato pueden reducir la velocidad de disolución. Por eso, en proyectos de presas, es esencial caracterizar no solo la litología del terreno, sino también la calidad química de las aguas subterráneas y de infiltración.

Esquema ilustrativo del proceso de disolución de yesos

La siguiente figura esquematiza el proceso de infiltración de agua a través de formaciones de yeso bajo una presa, con la progresiva disolución de material y la generación de huecos y cavernas.

Métodos de Diagnóstico y Monitoreo

El diagnóstico de disolución de yesos en una presa se basa en la combinación de técnicas geofísicas, hidrogeológicas y de monitoreo directo. Estos métodos permiten identificar la extensión de la disolución y su impacto en la estabilidad estructural.

a) Prospecciones Geofísicas:

– Métodos sísmicos: permiten identificar cavidades y zonas de menor resistencia.  Microgravimetría
– Métodos eléctricos y electromagnéticos: útiles para detectar zonas de alta humedad o filtración.
– Tomografía de resistividad eléctrica (ERT): técnica avanzada para modelar la distribución de la disolución en el subsuelo.

b) Ensayos Hidrogeológicos:

– Pruebas de permeabilidad: determinan el grado de filtración en la base de la presa.
– Monitoreo de niveles piezométricos: permite detectar cambios en la presión hidráulica que podrían indicar cavitación.

c) Monitoreo de Movimientos:

– Instrumentos de control de asentamientos,  inclinómetros,  medidores de desplazamiento.
– Red de monitoreo continuo: para detectar cualquier variación en la estabilidad de las estructuras.

Técnicas de mitigación

Para prevenir o mitigar los efectos de la disolución, se emplean distintas técnicas de ingeniería, que varían según la magnitud del problema y la geología local.

a) Pantallas de impermeabilización:

Se instalan para bloquear el contacto directo entre el agua y las formaciones yesíferas. Materiales utilizados: geomembranas, hormigón proyectado, y barreras impermeabilizantes.

b) Inyecciones de lechadas:

Se utilizan para sellar las cavidades formadas por la disolución. Se emplean cementos, resinas y otras soluciones químicas.

c) Reemplazo de materiales de fundación:

En casos extremos, es necesario excavar las zonas afectadas y reemplazar los materiales disueltos por otros de mayor resistencia.

 

Casos históricos de presas internacionales y en Argentina

Presa de Teton (Estados Unidos, 1976)

La presa de Teton, ubicada en Idaho, colapsó catastróficamente en 1976 poco después de llenarse. Aunque el principal problema fue la filtración a través de materiales sueltos mal compactados, parte de la falla también se atribuyó a la disolución de materiales solubles en el subsuelo, incluyendo yesos y sales.

Presa de Sayano–Shúshenskaya (Rusia)

El colapso de la presa de Sayano–Shúshenskaya en 2009, aunque debido a fallos mecánicos, mostró también la vulnerabilidad de presas a procesos de filtración en fundaciones complejas.

Presa de Mosul (Irak)

La presa de Mosul, en Irak, constituye uno de los casos más críticos de problemas por disolución de yesos. Construida sobre yesos y anhidritas, requiere un programa permanente de inyecciones para rellenar vacíos formados por la continua disolución de su fundación, representando un riesgo potencial muy alto para aguas abajo.

Experiencias en Argentina: Casa de Piedra y El Chocón

Casa de Piedra

Durante la construcción se detectaron formaciones de yeso con cavidades naturales. Se ejecutaron excavaciones significativas adicionales, eliminación de materiales solubles, tratamientos de impermeabilización y cambios en el diseño, para controlar la seguridad de la obra.

El Chocón

La presencia de venas de yeso y aspectos del diseño y la construcción provocaron, tras 10 años del llenado del embalse, disolución de materiales solubles que incrementaron las filtraciones y puso en riesgo la seguridad de la obra. Se ejecutó un programa de rehabilitación integral en etapas, incluyendo pozos y galerias para efectuar cortinas de inyecciones, drenajes profundos y reforzamiento del monitoreo, con el embalse a pleno, utilizando equipamientos y técnicas especiales.

Parte de los antecedentes y análisis aquí expuestos fueron elaborados por el autor, Oscar A. Vardé, sobre la base de su participación directa en estudios técnicos y tareas de remediaciòn en las obras en Argentina.

Conclusiones y recomendaciones

La disolución de yesos en presas es un fenómeno que, si bien puede ser controlado mediante un diseño adecuado y un monitoreo constante, representa un riesgo significativo si no se trata con la debida atención. Las principales recomendaciones son:

– Estudios geológicos previos exhaustivos para identificar posibles formaciones yesíferas.
– Monitoreo continuo de la presión hidráulica, filtraciones y movimientos estructurales.
– Intervenciones tempranas con técnicas de impermeabilización e inyecciones para prevenir daños graves.

El seguimiento constante y la aplicación de medidas correctivas a tiempo son clave para garantizar la seguridad y vida útil de las presas afectadas por este fenómeno.