Determinação de Propriedades de Solos

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INSTITUTO POTOSINO DE INVESTIGACIÓN 
CIENTÍFICA Y TECNOLÓGICA, A.C. 
 
 
POSGRADO EN GEOCIENCIAS APLICADAS 
 
 
“Título de la tesis” 
(Tratar de hacerlo comprensible para el público general, sin abreviaturas) 
 
 
Tesis que presenta 
Jonathan Ossiel Hernández Ramos 
 
 
Para obtener el grado de 
Maestro en Geociencias Aplicadas 
 
 
Director de la Tesis: 
Dr. Omar Delgado Rodríguez 
 
San Luis Potosí, S.L.P., Agosto de 2019 
 
Determinación de propiedades de suelos 
agrícolas a partir de mediciones eléctricas 
realizadas en campo y en laboratorio 
 
Constancia de aprobación de la tesis 
La tesis "Determinación de propiedades de suelos agrícolas a partir de 
mediciones eléctricas realizadas en campo y en laboratorio" presentada para 
obtener el Grado de Maestro en Geociencias Aplicadas, fue elaborada por 
Jonathan Ossiel Hernández Ramos y aprobada el veinte de agosto del dos mil 
diecinueve por los suscritos, designados por el Colegio de Profesores de la División 
de Geociencias Aplicadas del Instituto Potosino de Investigación Científica y 
Tecnológica, A.C. 
Dr. Ornar Delgado Rodríguez 
Director de la tesis 
r. Vsevolod Yutsis 
Miembro del Comité Tutora! 
Dra. Nadia Valentina Martínez Villegas 
Miembro del Cumilé Tuloral 
ii 
 
iii 
 
 
 
Créditos Institucionales 
 
 
Esta tesis fue elaborada en la División de Geociencias Aplicadas del Instituto 
Potosino de Investigación Científica y Tecnológica, A.C 
 
 
Durante la realización del trabajo el autor recibió una beca académica del 
Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (636096) y del Instituto Potosino de 
Investigación Científica y Tecnológica, A. C. 
 
1 PI CYT 
Instituto Potosino de Investigación 
Científica y Tecnológica, A.C. 
Examen de 
El Secretario Académico del Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica, A.C., 
certifica que en el Acta 042 del Libro Primero de Actas de Exámenes de Grado del Programa de 
Maestría en Geociencias Aplicadas está asentado lo siguiente: 
En la ciudad de San Luis Potosí a los 20 días del mes de agosto del año 2019, se reunió a las 
11:00 horas en las instalaciones del Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica, 
A.C., el Jurado integrado por: 
Dra. Nadia Valentina Martínez Villegas 
Dr. Ornar Delgado Rodríguez 
Dr. Vsevolod Yutsis 
a fin de efectuar el examen, que para obtener el Grado de: 
Presidenta 
Secretario 
Sinodal 
MAESTRO EN GEOCIENCIAS APLICADAS 
sustentó el C. 
Jonathan Ossiel Hernández Ramos 
sobre la Tesis intitulada: 
IPICYT 
IPICYT 
IPICYT 
Determinación de propiedades de suelos agrícolas a partir de mediciones eléctricas realizadas en 
campo y en laboratorio 
que se desarrolló bajo la dirección de 
Dr. Ornar Delgado Rodríguez 
El Jurado, después de deliberar, determinó 
APROBARLO 
Dándose por terminado el acto a las 12:30 horas, procediendo a la firma del Acta los integrantes 
del Jurado. Dando fe el Secretario Académico del Instituto. 
A petición del interesado y para los fines que al mismo convengan, se extiende el presente 
documento en la ciudad de San Luis Potosí, S.L.P., México, a los 20 días del mes de agosto de 
2019. 
 
v 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A la mejor familia que dios me pudo dar, 
Mis padres 
Carina y Gilberto 
Y hermano 
Christian 
 
 
vi 
 
Agradecimientos 
 
Dios, por darme la oportunidad de estar rodeado de grandes personas en la vida y 
darme las fuerzas necesarias para seguir adelante y vencer todos mis miedos en 
cada momento. 
 
A mis padres y hermano, por enseñarme a valor la vida, por instruirme los 
verdaderos valores en el hogar, los cuales me han forjado a largo de mi vida, por 
todo el cariño y confianza, este nuevo logro se los dedico con mucho cariño. 
 
Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología, Instituto Potosino de Investigación 
Científica y Tecnológica (IPICYT) y al área de Geociencias Aplicadas por darme la 
oportunidad de formar parte de su comunidad y por ofrecerme su apoyo durante la 
maestría. 
 
A mi director de Tesis, Dr. Omar Delgado Rodríguez, por creer en mí y brindarme 
su total confianza y apoyo durante mi maestría, por ofrecerme sus conocimientos 
y su atención prestada, durante la realización de mi proyecto, ¡Gracias! 
 
A mis sinodales, Dra. Nadia Valentina Martínez Villegas y Dr. Vsevolod Yutsis, por 
su apoyo y sus valiosas recomendaciones durante mí proyecto de tesis. 
 
Al laboratorio de Hidrogeoquímica, por la oportunidad de utilizar el equipo 
necesario para la realización de mi proyecto. 
 
vii 
 
 
Christian Cordero, por facilitarme su material y apoyo para la realización de la 
adquisición geofísica. 
 
A mis compañeros, que me ofrecieron su tiempo y apoyo durante realización de 
campañas geoeléctricas, Alberto, Héctor, Rodrigo, Andrés, Miriam y a los 
estudiantes del Verano de la Ciencia de la Universidad de Sonora, Gracias. 
 
A mis mejores amigos, Candy y Erick, por disfrutar cada momento, platicas, risas, 
viajes, y sobre todo por brindarme una verdadera amistad y tenerme paciencia, 
para mí son parte fundamental en mi vida, nunca los olvidare. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
viii 
 
Contenido 
 
Constancia de aprobación de la tesis .................................................................. ii 
Créditos Institucionales ........................................................................................ iii 
Acta de Examen ..................................................................................................... iv 
Dedicatoria ............................................................................................................. v 
Agradecimientos ................................................................................................... vi 
Lista de tablas ...................................................................................................... xii 
Lista de figuras .................................................................................................... xiii 
Resumen .............................................................................................................. xvi 
Abstract .............................................................................................................. xviii 
 
 I. GENERALIDADES ............................................................................................. 1 
1.1 Introducción ................................................................................................ 1 
1.2 Antecedentes .............................................................................................. 4 
1.3 Hipótesis ..................................................................................................... 8 
1.4 Objetivos ..................................................................................................... 8 
1.4.1 Objetivo general ................................................................................. 8 
1.4.2 Objetivos específicos ......................................................................... 8 
 
II. ASPECTOS FÍSICOS Y GEOGRÁFICOS DEL ÁREA DE ESTUDIO .............. 10 
2.1 Localización .............................................................................................. 10 
2.2 Edafología del municipio de Villa de Arriaga ............................................. 12 
2.3 Geología ................................................................................................... 15 
2.3.1 Geología regional ............................................................................ 15 
2.3.2 Geología local .................................................................................. 15 
2.4 Fisiografía ................................................................................................. 17 
2.5 Hidrografía y clima .................................................................................... 19 
2.6 Uso de suelo y vegetación ........................................................................20 
2.7 Colonia Emiliano Zapata ........................................................................... 22 
 
 
ix 
 
III. FUNDAMENTOS TEÓRICOS .......................................................................... 23 
3.1 Geofísica ................................................................................................... 23 
3.2 Geofísica Agrícola ..................................................................................... 23 
3.3 Métodos geoeléctricos de campo ............................................................. 24 
3.4 Resistividad eléctrica de los suelos .......................................................... 26 
3.5 Tipos de prospección Geoeléctrica ........................................................... 34 
3.5.1 Perfilaje eléctrico (PE) ..................................................................... 35 
3.5.1.1 Perfilaje eléctrico tipo Wenner ................................................ 35 
3.5.2 Tomografía de resistividad eléctrica ................................................ 36 
3.5.2.1 Interpretación de TRE ............................................................ 39 
3.6 Métodos geofísicos aplicables a la agricultura .......................................... 40 
3.6.1 Métodos de resistividad (corriente continua) ................................... 41 
3.6.2 Método de perfilaje electromagnético .............................................. 41 
3.6.3 Método de radar de penetración terrestre ....................................... 42 
3.7 El Suelo ..................................................................................................... 43 
3.7.1 ¿Qué es el suelo? ............................................................................ 43 
3.7.2 Composición mineral de los suelos ................................................. 46 
3.7.3 Formación de suelo ......................................................................... 47 
3.8 Perfil del suelo .......................................................................................... 47 
3.9 Propiedades del suelo ............................................................................... 49 
3.10 Propiedades físicas del suelo. ................................................................ 50 
3.10.1 Clases de texturas del suelo .......................................................... 51 
3.10.1.1 Interpretando la textura del suelo. ...................................... 53 
3.10.2 Porosidad....................................................................................... 55 
3.10.3 Permeabilidad. ............................................................................... 57 
3.10.4 Conductividad hidráulica ................................................................ 59 
3.11 Estructura del suelo ................................................................................ 60 
3.12 Las propiedades del agua en el suelo..................................................... 61 
3.12.1 Factores que influyen en la retención de agua .............................. 61 
3.13 Salinidad ................................................................................................. 62 
3.14 Capacidad de intercambio catiónico ....................................................... 63 
 
x 
 
 
 
 
IV. MATERIALES Y MÉTODOS EMPLEADOS .................................................... 66 
4.1 Campaña de muestreo .............................................................................. 66 
4.1.1 Ubicación del área de estudio.......................................................... 66 
4.1.2 Plan de muestreo ............................................................................. 67 
4.1.3Técnica de muestreo de suelo .......................................................... 67 
4.2 Metodología empleada en laboratorio ....................................................... 68 
4.2.1 Determinación de propiedades del suelo mediante algoritmo de 
Ryjov ................................................................................................ 68 
4.2.2 Modelo teórico: relación entre la resistividad y propiedades del suelo.
 ......................................................................................................... 69 
4.2.3.1 Procedimiento para el pretratamiento de las muestras de 
suelo ...................................................................................... 74 
4.2.2 Modelado de los datos para la obtención de propiedades del suelo 79 
4.2.3 Determinación de textura del suelo por el procedimiento de 
Bouyoucos ....................................................................................... 80 
4.2.3.1 Procedimiento de cálculo de textura .................................... 85 
4.2.4 Determinación de salinidad.............................................................. 86 
4.2.4.1 Procedimiento para preparar la pasta de suelo saturado ..... 87 
4.2.4.2 Procedimiento para obtener el extracto ................................ 88 
4.3 Metodología empleada en campo ............................................................. 90 
4.3.1 Mediciones de humedad del suelo .................................................. 90 
4.3.2 Adquisición de datos de Perfilaje Eléctrico y Tomografía Eléctrica. 91 
4.3.2.1 Perfilaje Eléctrico .................................................................. 93 
4.3.2.2 Tomografía Eléctrica ............................................................ 95 
 
V. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ......................................................................... 97 
5.1 Evaluación del análisis textural ................................................................. 98 
5.2 Correlación entre contenido de finos determinado por Bouyoucos vs 
determinado por Ryjov ............................................................................ 100 
 
xi 
 
5.3 Determinación de secciones de propiedades de los suelos .................... 103 
5.3.1 Tomografía eléctrica ...................................................................... 103 
5.3.2 Correlación de propiedades de los suelos agrícolas mediante el 
algoritmo de Ryjov y mediciones en campo. .................................. 108 
5.3.3 Mapas de propiedades de suelos agrícolas................................... 111 
 
VI. CONCLUSIONES ............................................................................... 119 
 
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ............................................................ 121 
ANEXOS ....................................................................................................... 130 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
xii 
 
Lista de tablas 
 
 
Tabla 3.1 Clasificación de las partículas de suelo, según los sistemas de EE.UU e 
internacional. ........................................................................................ 44 
Tabla 3.2 Clases texturales de suelos, según el USDA. ....................................... 53 
Tabla 3.3 Clasificación propuesta para indicar la permeabilidad. ......................... 58 
Tabla 3.4 Valores de K según tipo de suelos. ....................................................... 60 
Tabla 3.5 C.E.: Conductividad eléctrica en extracto de saturación de acuerdo a la 
clasificación realizada por el departamento de agricultura de los EEUU.
 ............................................................................................................. 63 
Tabla 3.6 Clasificación de capacidad de intercambio catiónico de acuerdo al grupo 
de arcillas.. ........................................................................................... 64 
Tabla 3.7 Clasificación de capacidad de intercambio catiónico. ........................... 65 
Tabla 4.1 Corrección por temperatura. ….............................................................86 
Tabla 5.1 Propiedades de las muestras de suelos, obtenidos mediante el software 
Petrowin............................................................................................... 97 
Tabla 5. 2 Textura de suelos obtenidos mediante método de Bouyoucos. 98 
Tabla 5. 3 Valores de contenido de finos, obtenidos a partir de método de Ryjov y 
Bouyoucos. . ....................................................................................... 101 
Tabla 5.4 Niveles de producción de acuerdo a cada parcela. 116 
 
 
 
 
xiii 
 
Lista de figuras 
 
Capítulo 2 
Figura 2.1 Localización del área de estudio. 11 
Figura 2.2 Mapa edafológico del municipio de Villa de Arriaga. 14 
Figura 2.3 Mapa geológico del municipio de Villa de Arriaga. 16 
Figura 2.4 Mapa fisiográfico del municipio de Villa de Arriaga. 18 
Figura 2.5 Mapa de uso de suelo y vegetación del municipio de Villa de Arriaga. 21 
Figura 2.6 Ubicación de Colonia Emiliano Zapata. 22 
 
Capítulo 3 
Figura 3.1 Modelo de la dirección de la densidad de corriente en el subsuelo. 
Modificada de Orellana (1982). .......................................................... 30 
Figura 3.2 Arreglo electródico Wenner/Wenner Alfa. ........................................... 34 
Figura 3.3 Calicata o perfilaje eléctrico con configuración Wenner. ..................... 36 
Figura 3.4 Pseudosección de Resistividad aparente obtenida con dispositivo 
Wenner (Loke, 2004). ......................................................................... 37 
Figura 3.5 Representación de una pseudosección con arreglo Wenner. Cuenta 
con 20 electrodos, siendo los electrodos A y B los de corriente; y M y 
N los de potencial. Modificada de (Loke, 2004). ................................. 37 
Figura 3.6 Perfil de resistividad eléctrica con el método TRE, usando arreglo 
Wenner (Loke, 2004). ......................................................................... 39 
Figura 3.7 Aplicaciones de métodos eléctricos y electromagnéticos en estudios de 
suelos agrícolas. a) Resistividad, b) perfilaje electromagnético, c) radar 
de penetración terrestre (Allred et al., 2012). ..................................... 40 
Figura 3.8 Perfil de suelo en su corte vertical. ..................................................... 49 
Figura 3.9 Diagrama triangular de las clases texturales básicas del suelo según el 
tamaño de las partículas, de acuerdo con la USDA. .......................... 52 
Figura 3.10 Esquema general de las fracciones que componen un suelo (Sposito 
1989, Miller 1994). .............................................................................. 56 
 
 
xiv 
 
Capítulo 4 
Figura 4.1 Ubicación del área de estudio. ............................................................ 66 
Figura 4.2 Recolección de muestra en la zona de estudio. .................................. 68 
Figura 4.3 Curvas de resistividad teórica vs salinidad de agua para diferentes 
contenidos de arcilla en suelos de arena y arcilla. ............................... 71 
Figura 4.4 Proceso de secado y homogenización de la muestra de suelo. .......... 75 
Figura 4.5 Saturación de las muestras de suelos en resistivímetros. ................... 76 
Figura 4.6 Resitivimetro. ....................................................................................... 77 
Figura 4.7 Mediciones eléctricas realizadas en laboratorio. ................................. 77 
Figura 4.8 Archivo EXP. (a) Valores de salinidad, b) Valores de resisistividad).. . 79 
Figura 4.9 Modelo de curva teórica, para la obtención de propiedades de suelos..
 ............................................................................................................. 80 
Figura 4.10 Eliminación de materia orgánica a partir de Peróxido de Hidrogeno. 82 
Figura 4.11 Agregación de oxalato de sodio y metasilicato de sodio. .................. 83 
Figura 4.12 Agitación de la muestra de suelo....................................................... 83 
Figura 4.13 Despues de la agitación se deposita en una probeta graduada y se 
complementa con agua filtrada hasta llegar a los 1000 ml. .................. 84 
Figura 4.14 Mediciones a partir del hidrómetro. ................................................... 85 
Figura 4.15 Materiales y procedimiento para la determinación de salinidad. ....... 88 
Figura 4.16 Extracción a partir de la bomba de vacío y medición en el 
multiparámetro de campo. .................................................................... 89 
Figura 4.17 Mediciones de humedad en campo. .................................................. 90 
Figura 4.18 a) Mediciones de Perfilaje eléctrico, b) tomografía eléctrica en campo.
 ............................................................................................................. 91 
Figura 4.19 Mediciones de perfilaje eléctrico y puntos de muestreo. ................... 93 
Figura 4.20 Mediciones eléctrica a partir del método de Perfilaje Eléctrico. ......... 94 
Figura 4.21 Ubicación (a) y proceso de realización del perfil de TRE. ................. 95 
Figura 4.22 Tomografía eléctrica arreglo tipo WENNER-SCHUMBERGER. 96 
 
 
 
 
xv 
 
Capítulo 5 
Figura 5. 1 Triángulos texturales del área de estudio de las tres parcelas, 
obtenidos por el método de Bouyoucos. 100 
Figura 5. 2 Grafica de correlación lineal entre contenido de finos determinado por 
Ryjov y Bouyoucos. 102 
Figura 5.3 Sección de resistividad obtenida a partir de la tomografía eléctrica 104 
Figura 5.4 Corte de perfil de suelo del área de estudio. 104 
Figura 5.5 Sección de contenido de fino del subsuelo. 105 
Figura 5.6 Sección de porosidad de subsuelo. 106 
Figura 5.7 Sección de conductividad hidráulica del subsuelo. 107 
Figura 5.8 Sección de la capacidad de Intercambio Catiónico del subsuelo. 107 
Figura 5.9 Diagramas de correlación de acuerdo a sus propiedades del suelo y 
mediciones realizadas en campo. 110 
Figura 5.10 Mapa de resistividad eléctrica del suelo. 111 
Figura 5.11 Mapa de humedad del suelo. 112 
Figura 5.12 Mapa de contenido de finos del suelo. 113 
Figura 5.13 Mapa de porosidad del suelo. 114 
Figura 5.14 Mapa de permeabilidad del suelo. 115 
Figura 5.15 Mapa de capacidad de intercambio catiónico. 116 
Figura 5.16 Diagrama de distribución de niveles de CIC VS Niveles de producción.
 117 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
xvi 
 
Resumen 
Determinación de propiedades de suelos agrícolas a partir de mediciones 
eléctricas realizadas en campo y en laboratorio 
 
La demanda creciente de productos agrícolas está estrechamente ligada al uso 
sustentable del suelo, siendo que el conocimiento de las propiedades de los 
suelos agrícolas es fundamental para la selección óptima de los tipos de cultivos, 
su riego y fertilización. En el presente trabajo se presenta los resultados de la 
aplicación en campo de métodos eléctricos Tomografía de Resistividad Eléctrica 
(TRE) y Perfilaje Eléctrico (PE), así como los resultados de mediciones eléctricas 
realizadas en laboratorio, los cuales permitieron, utilizando el algoritmo de Ryjov, 
determinar contenido de finos, porosidad, conductividad hidráulica (K) y capacidad 
de intercambio catiónico (CIC). La zona de estudio, ubicada en el municipio de 
Villa de Arriaga, San Luis Potosí, se distribuyó en tres parcelas (A, B y C) 
dedicadas al cultivo de cebada, cubriendo un área total de 20 Ha. Mediciones 
eléctricas en laboratorio realizadas muestras de suelo provenientes de las tres 
parcelas determinaron valores de contenido de finos muy similares a los 
determinados con el método tradicional de Bouyoucos. En la parcela A, un perfil 
de TRE de 37 m de longitud, con mediciones complementarias de humedad y 
salinidad de suelo, mostró resultados de alta resolución en la determinación de las 
propiedades del suelo, así como una imagen clara del espesor del suelo y la 
diferenciación de dos horizontes del mismo. El método PE, aunque de menorresolución, su alta productividad en comparación con TRE fue demostrada durante 
 
xvii 
 
el levantamiento eléctrico en las tres parcelas, donde los mapas de propiedades 
de suelo mostraron en general, como referencia a su baja fertilidad, bajos valores 
de CIC de acuerdo a la clasificación de la NOM-021, así como alto contenido de 
finos y bajos valores de K. La alta resolución de los mapas de CIC resaltaban a la 
parcela A como la de menor rango de valores de CIC, siendo la parcela C donde 
predominaban los valores mayores de CIC; este resultado fue congruente con los 
rendimientos de cultivo por hectárea y con los análisis de fertilidad realizados en 
cada parcela, confirmando no solo la eficiencia sino también la efectividad del 
método PE y del algoritmo de Ryjov para fines de estudio de suelos agrícolas. 
 
PALABRAS CLAVE: propiedades de suelos agrícolas, perfilaje eléctrico, 
tomografía de resistividad eléctrica, capacidad de intercambio catiónico, finos, 
porosidad, conductividad hidráulica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
xviii 
 
Abstract 
Determination of agricultural soil properties from electrical measurements 
carried out in field and in laboratory 
 
The growing demand for agricultural products is closely linked to the sustainable 
use of the soil, and knowledge of the soil properties soils is essential for the 
optimal selection of crop types, irrigation and fertilization. This work presents the 
results of the application in field of electrical methods Electric Resistance 
Tomography (ERT) and Electrical Profiling (EP), as well as the results of electrical 
measurements performed in laboratory, using the Ryjov´algorithm, determining fine 
content, porosity, hydraulic conductivity (K) and cation exchange capacity (CEC). 
The study area, located in the municipality of Villa de Arriaga, San Luis Potosí, was 
distributed in three family lands (A, B and C) dedicated to the cultivation of barley, 
covering a total area of 20 Ha. Electrical measurements in laboratory performed in 
samples of soil collected from three family lands determined fine content values 
similar to those calculated using the Bouyoucos method. In family land A, a ERT 
profile of 37 m in length, joint to complementary measurements of soil moisture 
and salinity, shown high resolution results in the determination of soil properties, as 
well as a clear image of soil thickness and differentiation of two soil horizons. In 
spite of lower resolution, during the electrical survey carried out in the three family 
land, EP method demonstrated higher productivity than ERT method, where in 
general way, soil properties maps shown low CEC values according to the 
classification of NOM-021, as well as the high content of fine and low values of K. 
 
xix 
 
The high resolution of the CEC maps highlighted family land A as the lowest range 
of CEC values, and C with higher CEC values; this result was consistent with crop 
yields per hectare and with the fertility analysis performed on each family land, 
confirming not only the efficiency but also the effectivity of the EP method and the 
Ryjov´s algorithm for the study of agricultural soils. 
 
KEY WORDS: agricultural soil properties, electrical profiling, electrical resistance 
tomography, cation exchange capacity, fines content, porosity, hydraulic 
conductivity. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo I. Generalidades 
1 
 
I. GENERALIDADES 
1.1 Introducción 
El suelo es un sistema natural de gran complejidad en términos de procesos 
físicos, químicos y biológicos. Estos procesos mantienen la vida de otros 
ecosistemas, como, los ciclos de nutrientes y ciclo del agua, por lo tanto, 
favorecen la sobrevivencia humana, además, su conocimiento permitirá estudiar la 
calidad y las propiedades de los suelos agrícolas. Obteniendo una predicción 
aceptable del rendimiento de sus cultivos y normas adecuadas, con el fin de lograr 
la producción de los suelos agrícolas en un mayor alcance (Ulle y Paulo, 2016). 
En México, existen alrededor de 61% de su territorio considerada como 
improductiva por su grado extremo de aridez, (Mercado et al., 2010), lo que 
muestra la gran necesidad de optimizar el aprovechamiento de este recurso 
natural. 
Generalmente, la siembra y cosecha de diversos productos agrícolas involucra 
grandes extensiones de tierra. Por otro lado, la práctica de cultivo siempre ha 
indicado que hay diferencias entre parcelas cercanas, lo que refleja en los niveles 
de cosecha. La variabilidad espacial que se observa en los cultivos es el resultado 
de la interacción compleja entre factores edáficos (salinidad, materia orgánica, 
textura, estructura y nutrientes), antropogénicos (compactación del suelo debido al 
tráfico de maquinaria agrícola, riego y drenaje, lixiviación de solutos aplicados por 
el hombre), biológicos (plagas, enfermedades), topográficos (pendiente y altitud) y 
climáticos (temperatura, humedad relativa y precipitaciones) (Barreiro, 2007). 
Capítulo I. Generalidades 
2 
 
Existen métodos directos e indirectos que permiten evaluar las características de 
los suelos agrícolas, con la finalidad de determinar las variaciones y 
comportamientos de sus parámetros en los campos de cultivo. El método directo 
consiste en la recolección de muestras de suelo para realizar análisis químicos y 
texturales que contribuyan en determinar sus propiedades como pH, composición 
de nutrientes minerales, capacidad de intercambio catiónico, etc., aplicando la 
normatividad vigente como la NOM-021-SEMARNAT-2000, que rigen y establecen 
especificaciones de fertilidad, salinidad y clasificación de suelo para determinar la 
calidad de los suelos agrícolas (NOM, 2002). 
En varios países (ej. EE. UU., Francia, Alemania) se usan diferentes técnicas 
indirectas para llevar a cabo investigaciones con el fin de determinar los 
principales parámetros del suelo agrícola y sus variaciones temporales; este 
procedimiento se conoce como Agricultura Precisa (AP). Los resultados de la AP 
se utilizan para explotar los suelos de cultivo en una manera más eficiente, lo que 
permite un aumento de las cosechas minimizando el uso de fertilizantes y agua 
para riego, reduciendo así los impactos ambientales dados por la actividad 
agrícola (Robert, 2002). La AP tiene un gran desafío: el estudio y el mapeo de los 
parámetros del suelo de la manera más rápida y precisa posible. 
Dentro de los métodos indirectos, los métodos geofísicos, específicamente los 
métodos eléctricos y electromagnéticos, son efectivos, rápidos y económicos para 
la implementación de la AP (Sudduth et al., 2000) en la determinación de los 
límites entre los tipos genéticos de los suelos (Pascual et al., 1995) y cambios en 
el grado de salinización (Williams y Baker, 1982) o humedad (McKenzie et al., 
1989). 
Capítulo I. Generalidades 
3 
 
Shevnin y colaboradores (2006a,b; 2007) desarrollaron un nuevo procedimiento 
para la modelación petrofísica de formaciones poco o no-consolidadas basado en 
mediciones eléctricas realizadas en laboratorio y en campo, lo que permite la 
determinación del contenido de arcilla, la porosidad, la capacidad de intercambio 
catiónico (CIC) y la conductividad hidráulica (K), esto con aplicación a estudios de 
impacto ambiental de la industria petrolera en México. Las muestras de suelo 
tomadas a diferentes profundidades de estudio se someten a mediciones 
eléctricas en el laboratorio para determinar sus parámetros petrofísicos, mientras 
que los valores de resistividad calculados por el método de tomografía de 
resistividad eléctrica (TRE) y la salinidad del agua subterránea obtenida en el 
campo, permiten la determinación de secciones y mapas de parámetros 
petrofísicos para formaciones no consolidadas para el sitio estudiado. 
Los suelos agrícolas del municipio Villa de Arriaga han sido utilizados para 
satisfacer las necesidades económicas de la poblacióna partir de la siembra de 
cebada y frijol. Por lo que se consideró realizar un estudio para determinar las 
propiedades de los suelos agrícolas en tres parcelas del ejido Emiliano Zapata, del 
mismo municipio, aplicando el algoritmo de Ryjov, con el fin obtener propiedades 
de suelos agrícolas y que a su vez exista una buena correspondencia en el 
contenido de finos, la porosidad, la CIC, K, humedad y salinidad del suelo, 
comparando con los rendimientos de las cosechas. 
Se realizaron mediciones eléctricas en laboratorio a partir de muestras de suelo, 
con el objetivo de obtener modelos teóricos de propiedades, característicos de 
toda una parcela. En campo, se aplicó el método de perfilaje eléctrico, permitiendo 
Capítulo I. Generalidades 
4 
 
establecer mapas de propiedades de suelos agrícolas y mostrar la factibilidad de 
ampliar esta tecnología a estudios de grandes extensiones de suelos agrícolas. 
 
1.2 Antecedentes 
El suelo es un componente esencial del ambiente en el que se desarrolla la vida 
que, su pérdida y degradación no es recuperable ni a corto ni a mediano plazo 
(tarda desde miles a cientos de miles de años en formarse), siendo de extensión 
limitada, por lo que se considera un recurso natural de muy lenta renovación que 
es considerado por la Organización de las Naciones Unidad para la Alimentación y 
la Agricultura como no renovable (FAO, 2015). 
Actualmente, la agricultura hace uso cada vez más intensivo del suelo, empleando 
insumos como plaguicidas y fertilizantes, situación que está conduciendo a una 
degradación creciente del suelo, así como a una pérdida irrecuperable del mismo. 
En México ocurren numerosos eventos naturales que condicionan o favorecen los 
procesos de degradación de los suelos. Sin embargo, el verdadero problema 
radica en la actividad humana, que sobreexplota los ecosistemas convirtiéndolos 
en áreas estériles, erosionadas y contaminadas entre otras, por el manejo 
ineficiente de los recursos (Roldán y Trueba, 1978). Un tercio de nuestros suelos 
están moderadamente o muy degradados debido a la erosión, la pérdida de 
carbono orgánico, la salinización, compactación, acidificación y la contaminación 
química (FAO, 2015). La erosión del suelo es una causa de degradación del medio 
ambiente y uno de los factores limitantes más serios que enfrenta la agricultura 
mexicana (López y Villareal, 2011). 
Capítulo I. Generalidades 
5 
 
Por lo tanto es importante estudiar las propiedades físicas, químicas y biológicas 
ya que del análisis de las mismas se determina el potencial productivo de los 
suelos. 
Los primeros métodos directos en estudios de suelos surgieron en la antigua 
Roma en el año 50 a.C., se hicieron los primeros intentos para analizar el suelo, lo 
que consistió en pruebas de sabor, acidez y salinidad. Para 1845 a 1906 se 
sentaron las bases del análisis moderno de suelos, se evaluaron y desarrollaron 
procedimientos para evaluar la fertilidad del suelo. Entre 1907 y 1924 existieron 
avances en el entendimiento de la relación entre la composición química del suelo 
y su nivel de producción agrícola. 
Los métodos indirectos, como la geofísica, han permitido evaluar las 
características de los suelos desde inicios del siglo XX con el inicio de los métodos 
geofísicos, específicamente los geoeléctricos, electromagnéticos y de penetración. 
El avance en las mediciones de la Conductividad Eléctrica (CE) del suelo permitió 
determinar la salinidad del suelo agrícola a gran escala. A principios de la década 
de 1970, en el Laboratorio de Salinidad de los Estados Unidos, Rhoades y sus 
colegas lideraron el uso de medidas de la CE para evaluar la salinidad del suelo 
(Rhoades e Ingvalson, 1971). 
La resistividad eléctrica fue desarrollada en la segunda década del siglo XX por 
Conrad Schlumberger en Francia y Frank Wenner en los Estados Unidos, esto 
para la evaluación de resistividad eléctrica en el suelo (Telford et al., 1990; Burger, 
1992). La primera aplicación de resistividad eléctrica en la agricultura fue la 
medición y el monitoreo de contenido del agua en el suelo (Edlefsen y Anderson, 
1941; Kirkham y Taylor, 1950). Esta adaptación fue luego eclipsada por el uso de 
Capítulo I. Generalidades 
6 
 
resistividad eléctrica para medir la salinidad del suelo (Rhoades e Ingvalson, 
1971). La resistividad eléctrica se ha utilizado ampliamente en la agricultura como 
un medio para medir la salinidad del suelo. La investigación de la salinidad con 
resistividad eléctrica proporcionó el impulso inicial a la subdisciplina de la geofísica 
agrícola. 
A finales de los 70´s y principio de la década de los 80´s, De Jong y colaboradores 
(1979); Rhoades y Corwin (1981); y Williams y Baker (1982), comenzaron a 
investigar el uso de los métodos de inducción electromagnética (IEM) para medir 
la salinidad del suelo. De Jong y colaboradores (1979) publicaron los primeros 
resultados alcanzados de la utilización del método de IEM para medir la salinidad 
del suelo. Rhoades y Corwin (1982) realizaron sus primeros estudios de la 
salinidad de la zona del suelo ocupada por raíces, utilizando métodos de IEM 
(Corwin y Rhoades, 1982; Rhoades y Corwin, 1981); mientras Williams y Baker 
(1982) buscaron utilizar la IEM como una herramienta para medir la salinidad del 
suelo a escala regional, iniciando los levantamientos electromagnéticos aéreos 
para mapear las estructuras geológicas salinas en los suelos agrícolas. 
La aplicación de la tecnología de Georadar de penetración (GPR) para estudiar 
suelos fue iniciada en Florida por Benson y Glaccum (1979) y fue reportada por 
Johnson et al. (1980). El objetivo de sus estudios fue determinar si el GPR se 
podría usar para identificar con precisión las características del suelo y sus 
profundidades de estudio, determinando que el GPR podría localizar con precisión 
las características del suelo, como los horizontes espódico y argílico, así como la 
profundidad del nivel freático. Probablemente el resultado más sorprendente del 
Capítulo I. Generalidades 
7 
 
estudio fue el breve tiempo que tomó obtener la información en comparación con 
el mapeo tradicional del suelo. 
Actualmente ha existido un gran avance en el uso de métodos indirectos para la 
evaluación de suelos agrícolas, ya que no se había contado con una tecnología 
que permitiese determinar parámetros físicos y químicos asociados con la 
productividad de un suelo agrícola utilizando métodos geofísicos. Ryjov (1987); 
Ryjov y Sudoplatov (1990) desarrollaron un algoritmo de modelado de resistividad 
del suelo arena-arcilla. Basándonos en estimar el contenido de arcilla, la porosidad 
y la capacidad de intercambio catiónico (CIC) primero a partir de las mediciones 
de resistividad frente a la salinidad del agua de los poros en el laboratorio y luego 
recalculando los datos de resistividad de campo teniendo en cuenta la salinidad 
del agua subterránea (Shevnin et al., 2004). El análisis conjunto de resistividad, 
cortes transversales y mapas petrofísicos en formaciones no consolidadas, 
permitieron mejorar la interpretación de los datos en sitios contaminados que 
posteriormente fueron usados en el Instituto Mexicano del Petróleo (Shevnin et. 
al., 2006a, 2007), quienes desarrollaron una nueva tecnología basada en 
mediciones eléctricas realizadas tanto en laboratorio como en campo, que permite 
determinar el contenido de arcilla, la porosidad y la capacidad de intercambio 
catiónico, con fines de impacto ambiental. 
Delgado y colaboradores (2006), realizaron el uso de técnicas geofísicas en 
pequeñas parcelas para la estimación del contenido de arcilla, la porosidad y la 
CIC, mediante mediciones eléctricas realizadas en laboratorio y campo. 
El presente proyecto representa un gran avance en ese sentido, mostrando la 
factibilidad de usar métodos geoeléctricos y el algoritmo de Ryjov para la 
Capítulo I. Generalidades 
8 
 
evaluaciónde suelos agrícolas en el ejido Emiliano Zapata, del municipio Villa de 
Reyes, SLP, abriendo una gran oportunidad en el desarrollo de una novedosa 
tecnología para beneficio de la agricultura y del medio ambiente. 
 
1.3 Hipótesis 
La aplicación de métodos eléctricos de campo y laboratorio, y procesamiento de 
datos utilizando el algoritmo de Ryjov, constituyen una vía efectiva y de bajo costo 
para la determinación de propiedades de suelos relacionados con su rendimiento 
agrícola. 
 
1.4 Objetivos 
 
1.4.1 Objetivo general 
Determinación del contenido de finos, porosidad, CIC y K en suelos agrícolas 
realizando mediciones eléctricas en campo y en laboratorio. 
 
1.4.2 Objetivos específicos 
• Obtención del contenido de finos, porosidad, CIC y K a partir de mediciones 
eléctrica realizadas en laboratorio aplicando el algoritmo de Ryjov. 
Correlación de valores de contenido de finos con los resultados obtenidos 
de la aplicación del método tradicional de Bouyoucos. 
Capítulo I. Generalidades 
9 
 
• Establecimiento de una metodología óptima de mediciones en campo para 
obtener contenido de finos, porosidad, CIC, K, humedad y salinidad del 
suelo. 
• Análisis de mapas de contenido de finos, porosidad, CIC, K, humedad y 
salinidad con análisis de fertilidad de suelo y rendimiento de cultivo por 
parcela
Capítulo II. Aspectos físicos y geográficos del área de estudio 
10 
 
II. ASPECTOS FÍSICOS Y GEOGRÁFICOS DEL ÁREA DE 
ESTUDIO 
 2.1 Localización 
El estado de San Luis Potosí, se ubica en la parte centro-oriental del país, colinda 
al norte con Zacatecas, Nuevo León y Tamaulipas; al este con Tamaulipas y 
Veracruz; al sur con Hidalgo, Querétaro y Guanajuato; al oeste con Zacatecas. 
El área de estudio se encuentra en el municipio de Villa de Arriaga. Este municipio 
se localiza en la parte suroeste de la capital del estado, a una distancia de 60 km. 
La cabecera municipal se ubica en las coordenadas 101º23’ de longitud oeste y 
21º55’ de latitud norte, con una altura promedio de 2,160 m.s.n.m. Sus límites 
son: al norte, Mexquitic de Carmona; al noreste con San Luis Potosí; al este, Villa 
de Reyes; al sur, estado de Guanajuato; al suroeste estado de Jalisco; al oeste, 
el estado de Zacatecas. 
 
 
 
 
 
 
 
C
apítulo II. Aspectos físicos y geográficos del área de estudio 
11 
 
Figura 2.1 Localización del área de estudio. 
 Fuente: IN
E
G
I Inform
ación topografía D
igital Escala 1:250 000 serie II y serie III 
Capítulo II. Aspectos físicos y geográficos del área de estudio 
12 
 
2.2 Edafología del municipio de Villa de Arriaga 
El litosol es el suelo que constituye casi el 30% del municipio. Es un suelo de 
piedra muy delgado que se distingue por tener un espesor menor a los 10 cm. 
Descansa sobre un estrato duro y continuo que lo limita, como roca, tepetate o 
caliche. Constituyen la etapa primaria de formación del suelo, predominando en 
ella la materia orgánica. Se presentan en pendientes altas como sierras, 
barrancas, lomeríos y algunos terrenos planos. 
El suelo de tipo yermosol constituye menos del 30% del municipio. Tiene 
generalmente una capa superficial clara y delgada de 25 cm, con cantidades muy 
variables de materia orgánica según el tipo de textura que tengan; son suelos muy 
permeables que en ocasiones presentan capas de cal, yeso y sales en la 
superficie o en alguna parte del subsuelo, y son típicos de regiones desérticas. 
El suelo xerosol cubre un 16% del área. Es característico de regiones secas, cuya 
capa superficial es clara y delgada con cantidades de materia orgánica muy 
variables según el tipo de textura que tengan; bajo de esta capa puede haber 
acumulación de minerales arcillosos y/o carbonatos o sulfatos; muchas veces 
presentan a cierta profundidad manchas, aglomeraciones de cal, cristales de yeso 
o caliche con algún grado de dureza. Son de baja susceptibilidad a la erosión, 
salvo en laderas o si están directamente sobre caliche o tepetate a escasa 
profundidad. 
El suelo de tipo planosol conforma poco más del 10% del área, se caracteriza por 
tener un horizonte rico en materia orgánica de color oscuro en superficie; debajo, 
presenta una capa de mayor espesor de material claro menos arcilloso que suele 
Capítulo II. Aspectos físicos y geográficos del área de estudio 
13 
 
impedir el paso de las raíces. Debajo de la capa intermedia se presenta un 
subsuelo muy arcilloso e impermeable o bien roca o tepetate impermeables. Estos 
suelos son muy susceptibles a la erosión, sobre todo en las capas superficiales. 
Proviene mayormente de depósitos aluviales y coluviale y se desarrollan en 
relieves planos y depresiones topográficas. El área 14% restante del suelo del 
municipio está constituida principalmente por suelos feozem y regosol.
C
apítulo II. Aspectos físicos y geográficos del área de estudio 
14 
 
 
Figura 2.2 M
apa edafológico del m
unicipio de V
illa de A
rriaga. 
Fuente: IN
E
G
I. C
onjunto de datos vectorial Edafológico. E
scala 1:250 000.S
erie II. 
IN
E
G
I Inform
ación topografía D
igital E
scala 1:250 000 serie II. 
Capítulo II. Aspectos físicos y geográficos del área de estudio 
15 
 
 2.3 Geología 
 
2.3.1 Geología regional 
La columna estratigráfica de la región estudiada, está representada en la base por 
edades del Cretácico Inferior al Reciente, un paquete de rocas volcánicas del 
Terciario, clásticas continentales de origen lacustre del Pliocuaternario, así como 
depósito de aluvión del Cuaternario. 
Las rocas que afloran en el municipio de Villa de Arriaga son ígneas y 
sedimentarias. Las ígneas son exclusivamente volcánicas y comprenden edades 
del Terciario Oligoceno-Mioceno. 
 
2.3.2 Geología local 
El municipio Villa de Arriaga presenta un ambiente geológico bien definido y que 
corresponde a la provincia Faja Ignimbrítica Mexicana. Predominan afloramientos 
de rocas volcánicas del terciario, cubiertas por un conglomerado polimíctico 
constituido por fragmentos subredondeados de arenisca y roca volcánica de 
composición riolítica, así como arenisca y limo consolidados del Neógeno. El 
Cuaternario se presenta como gravas y boleos no consolidados; en las zonas muy 
extensas se depositó aluvión con diferente granulometría, producto erosivo de las 
rocas preexistentes. 
Finalmente, la zona está conformada en un 55% por material aluvial. El resto del 
área está constituido por rocas ígneas extrusivas, de las cuales la riolita-toba acida 
conforma casi un 40% de la zona, mientras que hacia el sur afloran riolitas. 
 
C
apítulo II. Aspectos físicos y geográficos del área de estudio 
16 
 
 
Figura 2.3 M
apa geológico del m
unicipio de V
illa de A
rriaga. 
Fuente: IN
E
G
I. C
ontinuo N
acional del C
onjunto de D
atos G
eográficos de la C
arta G
eológica, 1:250 000, serie I. 
 IN
E
G
I. Inform
ación Topográfica D
igital Escala 1:250 000 serie II. 
Capítulo II. Aspectos físicos y geográficos del área de estudio 
17 
 
 2.4 Fisiografía 
Villa de Arriaga está localizada en la Provincia de la Mesa Central, bordeada por 
tres unidades fisiográficas. Al norte y al este se encuentra la Sierra Madre Oriental, 
formada principalmente por sedimentos marinos mesozoicos plegados, al oeste se 
observa la Sierra Madre Occidental, constituida por rocas de composición félsica y 
calcoalcalinas. En la parte sur se encuentra la cadena volcánica activa llamada 
Faja Volcánica Transmexicana. 
El municipio se encuentra dentro de las subprovincias Sierras y Llanuras del Norte 
de Guanajuato, y Llanos de Ojuelos-Aguascalientes. En el territorio del municipio, 
está representada por amplias llanuras interrumpidas por sierras dispersas, con 
una elevación promedio de 2,160 m.s.n.m. En las partes bajas se encuentra 
llanuras y valles intermontanos de origen fluvial y aluvial. 
La Subprovincia Llanos de Ojuelos-Aguascalientes, comprende el oeste del 
municipio caracterizadapor la presencia de mesetas y sierras volcánicas con 
lomeríos y llanuras entre ellas. Al suroeste se encuentra el cerro El Gallo con una 
altura de 2,460 m.s.n.m., al sureste los cerros La Mielera, Las Escobas y Santa 
Lucia, con una altura de 2,250 m.s.n.m. 
La Subprovincia Sierras y Llanuras del Norte de Guanajuato, comprenden la 
porción noreste del municipio perteneciente a la Sierra de San Miguelito; se 
caracteriza por una topografía muy abrupta en la que destacan elevadas 
montañas y profundas barrancas. Las elevaciones montañosas más importantes 
son: Cerro Picacho y Las Colmenas, con 2,650 m.s.n.m. 
C
apítulo II. Aspectos físicos y geográficos del área de estudio 
18 
 
 
Figura 2.4 M
apa fisiográfico del m
unicipio de V
illa de A
rriaga. 
Fuente: IN
E
G
I. Inform
ación Topográfica D
igital E
scala 1:250 000, serie II. 
IN
E
G
I. C
ontinuo N
acional del C
onjunto de D
atos G
eográficos de la C
arta Fisiográfica, 1:1 000 000, serie I. 
IN
E
G
I. C
onjunto de datos vectoriales de la carta de A
guas superficiales. E
scala 1:250 000. S
erie I.
Capítulo II. Aspectos físicos y geográficos del área de estudio 
19 
 
2.5 Hidrografía y clima 
El municipio Villa de Arriaga está ubicado dentro de las Regiones Hidrológicas RH-
37 denominada El Salado (INEGI 1998), en el que predomina el clima semicálido 
a templado con lluvias en verano con corrientes de poca importancia y cauce 
reducido, ya que solo aparecen en épocas de lluvia que rápidamente se infiltran o 
se evaporan; y la región RH26 denominada Panuco, en la que predominan el 
clima cálido a subhúmedo, con abundante precipitaciones que generan una 
importante red fluvial con ríos de régimen permanente. 
La región El Salado, constituye una de las vertientes interiores más importantes 
del país y comprende parte de la altiplanicie septentrional donde ocupa la parte 
noroccidental del estado, con una extensión de 58.29% de la superficie del estado. 
Esta región hidrológica se caracteriza por una serie de cuencas endorreicas en 
donde la topografía es monótona, con pocas elevaciones importantes y por lo 
tanto, carece de grandes corrientes superficiales. 
La temperatura media anual que impera en esta zona es de 16°C, mientras que la 
precipitación total anual es de 400 mm, el rango de escurrimiento es de 10 a 20 
mm y no se tiene infraestructura hidráulica de importancia para su 
aprovechamiento. La calidad del agua de los bordos es de salinidad media y baja 
en sodio, mientras que en las lagunas es de salinidad alta con alto contenido en 
sodio. 
 
 
Capítulo II. Aspectos físicos y geográficos del área de estudio 
20 
 
 2.6 Uso de suelo y vegetación 
Más de un 40% de la zona está cubierta por áreas agrícolas. El pastizal cubre más 
de un 35% de la zona y se caracteriza por el predominio de gramíneas (pastos o 
zacates); éstos son más extensos en las regiones semiáridas y de clima más bien 
fresco, son comunes en zonas planas o de topografía ligeramente ondulada y con 
menor frecuencia se presentan sobre declives pronunciados. El área restante está 
constituida principalmente por matorral y bosque. 
C
apítulo II. A
spectos físicos y geográficos del área de estudio 
21 
 
 
Figura 2.5 M
apa de uso de suelo y vegetación del m
unicipio de V
illa de A
rriaga. 
Fuente: IN
E
G
I. C
onjunto de D
atos Vectoriales de U
so del Suelo y V
egetación S
erie III E
scala 1:250 000. 
 IN
E
G
I. Inform
ación Topográfica D
igital E
scala 1:250 000 serie II. 
Capítulo II. Aspectos físicos y geográficos del área de estudio 
22 
 
2.7 Colonia Emiliano Zapata 
Colonia Emiliano Zapata se ubica en el estado mexicano de San Luis Potosí en el 
municipio de Villa de Arriaga. Localizado en una altura de 2142 metros, Emiliano 
Zapata brinda hogar para 539 habitantes de cuales 266 son hombres o niños y 
273 mujeres o niñas. 
El clima predominante es templado semiseco, presenta una temperatura media 
anual de 16.2°C. Emiliano zapata está constituido de material de tipo aluvión con 
diferente granulometría, la edafología de la zona es del tipo Yermosol, el territorio 
está representada principalmente por amplias llanuras 
Colonia Emiliano Zapata es líder en la producción agrícola, en esta colonia 
sobresale como lo son: la productividad del frijol, la producción de cebada, trigo y 
Tuna como principales productos del campo. 
 
 
Figura 2.6 Ubicación de Colonia Emiliano Zapata.
Capítulo III. Fundamentos teóricos 
23 
 
III. FUNDAMENTOS TEÓRICOS 
 
3.1 Geofísica 
Uno de los temas más importantes en la agricultura es desarrollar principios 
específicos de manejo de cultivos basados en la variabilidad del suelo y las 
propiedades hidrológicas. El acceso a la variabilidad espacial de las propiedades 
del suelo a menudo requiere un muestreo repetitivo y de alta densidad, que es 
costoso, requiere mucho tiempo y requiere mucho trabajo. Uno de los desafíos 
que enfrenta la adopción de tecnología de agricultura de precisión es la 
identificación de la variabilidad de las propiedades del suelo relacionada con la 
productividad de manera precisa y rentable. La aplicación de los métodos 
geofísicos hace posible definir áreas de suelos eléctricamente contrastantes, que 
tienen propiedades distintas y, por lo tanto, deben utilizarse en la agricultura de 
diferentes maneras. Actualmente existe la disciplina de geofísica agrícola que se 
encarga de estudiar y analizar los suelos agrícolas a mayor escala y bajo costo, 
permitiendo implementar nuevas metodologías que favorecerán en la 
productividad de los suelos. 
 
3.2 Geofísica Agrícola 
La geofísica agrícola es una disciplina emergente que involucra técnicas 
geofísicas no invasivas para obtener información valiosa sobre la superficie del 
suelo y cerca de la superficie. Los dos grupos de métodos geofísicos utilizados 
Capítulo III. Fundamentos teóricos 
24 
 
predominantemente para fines agrícolas son los eléctricos (Tomografía de 
Resistividad Eléctrica, Perfilaje Eléctrico) y electromagnéticos (Perfilaje 
Electromagnético y Radar de Penetración Terrestre). La magnetometría, el 
potencial espontáneo y la sísmica de refracción son otros tres métodos geofísicos 
adicionales que se aplican con menos frecuencia (Allred, 2009). 
 
3.3 Métodos geoeléctricos de campo 
La resistividad eléctrica es una característica compuesta de los suelos, que 
generalmente se relaciona con la textura del suelo, las rocas, la sal y el contenido 
de humus, y disposición de los horizontes genéticos del suelo. Este es el complejo 
de los factores, que influyen directamente en el rendimiento de la mayoría de los 
cultivos. 
El enfoque basado en la resistividad eléctrica o la conductividad se utilizó para 
evaluar la fertilidad y el grado de cultivo de los suelos y para el mapeo detallado 
de los suelos y la delineación de las zonas de manejo en la agricultura de 
precisión adaptativa. 
Los métodos geoeléctricos de superficie, son aquellos que, a través de mediciones 
efectuadas en superficie del terreno, pueden obtener y ser mapeadas las 
distribuciones de distintas propiedades eléctricas del subsuelo (Orellana, 1982). 
Los métodos geoeléctricos se dividen de acuerdo al tipo de magnitud que estén 
estudiando, así los métodos de potencial espontáneo estudian, como su nombre lo 
indica, el potencial eléctrico de las rocas; los métodos de polarización inducida 
miden la cargabilidad del medio estudiado; y los métodos de resistividad eléctrica 
Capítulo III. Fundamentos teóricos 
25 
 
miden la resistividad eléctrica del subsuelo. Como menciona Kirsch (2009), la 
resistividad eléctrica, es una propiedad de las rocas con aplicaciones a estudios 
hidrogeológicos ya que permite entre varias cosas, distinguir agua dulce de agua 
salada, diferenciar materiales arcillosos de acuíferos de roca suave, distinguir tipos 
de roca encajonante, entre otros. 
 
A continuación,se muestra la siguiente clasificación de los métodos geoeléctricos: 
 
 
 
 
Los métodos de resistividad eléctrica se desarrollaron a principios de 1900, sin 
embargo, empezaron a ser más frecuentemente usados a inicios de 1950 gracias 
al avance computacional de la época (Reynolds, 1998). Los métodos de 
resistividad eléctrica más comunes son el Sondeo Eléctrico Vertical (SEV), la 
Calicata o Perfilaje Eléctrico (PE) y la Tomografía de Resistividad Eléctrica (TRE). 
El propósito de estos métodos es determinar, a través de mediciones en 
Capítulo III. Fundamentos teóricos 
26 
 
superficie, la distribución de las resistividades del subsuelo. Las resistividades 
obtenidas en un medio heterogéneo no son reales, por lo que se denominan 
resistividades aparentes, sin embargo, a partir de los procesos de interpretación 
y/o inversión de estos valores, se calcular los valores reales de resistividad del 
subsuelo (Loke, 2004). 
 
3.4 Resistividad eléctrica de los suelos 
Como es sabido en la Física, la resistencia es aquella oposición que presenta un 
conductor al paso de la corriente eléctrica en un circuito eléctrico. Suponiendo un 
conductor de forma cilíndrica, alargado y homogéneo, su resistencia está dada por 
la forma: 
 
[ 1 ] 
Donde es la longitud del material conductor; es la sección transversal del 
conductor la cual atraviesa la corriente; y es la resistividad, un coeficiente que 
dependerá de la naturaleza y estado físico del material que se esté estudiando 
Orellana (1982). En lo que respecta a la magnitud de la resistividad, Orellana 
(1982) plantea que, en la geoeléctrica, lo común es utilizar como unidad Ohm.m. 
Orellana (1982) expone que, si la resistividad de las rocas dependiera sólo de los 
minerales que la constituyen, estas podrían considerarse muy resistivas en la 
mayoría de los casos, puesto que minerales como el cuarzo, la calcita, los 
silicatos, las sales, etc. son muy resistivos. En realidad esto no sucede ya que 
existen tres formas en las que se puede conducir la corriente eléctrica en las 
rocas: conducción electrónica, que es aquella en la cual los metales permiten el 
Capítulo III. Fundamentos teóricos 
27 
 
movimiento de electrones; la conducción electrolítica, se da gracias al movimiento, 
relativamente lento, de iones en un electrolito; y la conducción dieléctrica que se 
da en materiales muy poco conductores al momento de aplicarles una corriente 
eléctrica alterna externa (Reynolds, 1998). 
Según Telford (1990), las rocas podrían clasificarse en buenas, intermedias y 
malas conductoras de acuerdo a sus resistividades en los siguientes rangos: 
a) Minerales con resistividades desde 10-3 a 1 Ohm.m. 
b) Minerales y rocas con resistividades desde 1 a 107 Ohm.m. 
c) Minerales y rocas con resistividades arriba de los 107 Ohm.m. 
 
La variabilidad en la resistividad eléctrica de las rocas depende de las condiciones 
en las que se encuentra la roca como pueden ser su contenido en agua, la 
conductividad del agua que contengan, porosidad, tamaño de grano, 
metamorfismo, etc. Orellana (1982). A pesar de esto durante un estudio, la 
variación es reducida gracias a que la extensión del terreno es pequeña respecto 
al subsuelo, sin embargo, suelen existir imprecisiones por lo cual es necesario 
tener datos previos suficientes del lugar de estudio. Las rocas ígneas, pueden 
presentar resistividades en el rango de 102 a 105 Ohm.m. En estos casos la 
resistividad suele aumentar de acuerdo al grado de metamorfismo que presente la 
roca. Por otro lado, las rocas sedimentarias son las que mayor diversidad 
presentan en cuanto a los valores de resistividad, por ejemplo, las evaporitas y en 
especial las anhidritas su resistividad oscila entre 104 y 106 Ohm.m ; mientras que 
en las calizas se pueden observar resistividades que van desde 102 a 5.103 
Capítulo III. Fundamentos teóricos 
28 
 
Ohm.m. En el caso de las rocas detríticas y clásticas, la resistividad crece con el 
tamaño del grano, siendo para las arcillas de 1 a 50 Ohm.m, para los limos de 10 
a 102 Ohm.m, para las arenas de 102 a 103 Ohm.m y para las gravas de 102 a 104 
Ohm.m; todo esto suponiendo que contienen agua dulce, ya que de tener un 
contenido de agua salada sus resistividades podrían descender hasta 0.1 Ohm.m. 
La ley física fundamental de los métodos de resistividad eléctrica es la Ley de 
Ohm, la cual explica el flujo de la corriente eléctrica en el subsuelo (Loke, 2004). 
La Ley de Ohm, en su forma diferencial para medios isotrópicos es la siguiente: 
 
[ 2 ] 
donde es la densidad de corriente, la cual tiene la misma dirección y sentido que 
 el campo eléctrico en el mismo punto, mientras que es la conductividad, 
inversa de la resistividad . Considerando un subsuelo compuesto por un 
semiespacio de resistividad y otro semiespacio de resistividad infinita ; es 
necesario, para crear un campo eléctrico en este subsuelo, un generador de 
corriente y dos electrodos A y B. Como el tamaño de los electrodos es 
relativamente pequeño respecto al subsuelo, estos pueden ser considerados como 
dos puntos situados en la superficie (Orellana, 1982). Las corrientes que entra al 
subsuelo con intensidad , saldrá con intensidad . Por lo tanto, se puede decir 
que el régimen es estacionario ya que: 
 
[ 3 ] 
Para establecer las leyes del fenómeno antes mencionado se utiliza una de las 
ecuaciones de Maxwell, donde: 
Capítulo III. Fundamentos teóricos 
29 
 
 
[ 4 ] 
Como ya se mencionó, el fenómeno en cuestión se trata de un campo 
estacionario, por lo tanto, deberán anularse las derivadas temporales, obteniendo 
entonces: 
 
[ 5 ] 
Así mismo, la ecuación [5] muestra que el campo eléctrico es conservativo, por lo 
que deriva de un potencial escalar , es decir: 
 
[ 6 ] 
La ecuación [6] muestra la relación que existe entre el potencial eléctrico y la 
intensidad de campo eléctrico (Loke, 2004). Y combinando las ecuaciones [2] y [6], 
tenemos que: 
 
[ 7 ] 
Por lo que, en todos los puntos, excepto en los electrodos, se cumplirá la ecuación 
de continuidad, la cual se reduce a: 
 
[ 8 ] 
 
[ 9 ] 
Resolviendo entonces se concluye que cada zona de conductividad 
uniforme será , por lo tanto, 
 
[ 10 ] 
Capítulo III. Fundamentos teóricos 
30 
 
Esta ecuación [10], es la ecuación de Laplace, la cual será válida en casi todo el 
semiespacio conductor, excepto en los electrodos como se mencionó 
anteriormente y en las superficies en las que se encuentre un cambio en la 
resistividad de subsuelo o también llamadas zonas de discontinuidad Orellana 
(1982). 
Si alrededor del electrodo A y dentro del semiespacio inferior se traza una figura 
semiesférica (Orellana, 1982), (Fig. 3.1) En cualquier punto de esta superficie la 
densidad de corriente tendrá el mismo valor y estará dirigida radialmente 
 
 
Figura 3.1 Modelo de la dirección de la densidad de corriente en el subsuelo. Modificada 
de Orellana (1982). 
 
La integral de sobre la superficie semiesférica será igual a , si la figura tiene un 
radio se tendrá que (Orellana, 1982): 
 
[ 11 ] 
 
[ 12 ] 
Capítulo III. Fundamentos teóricos 
31 
 
 
[ 13 ] 
 
Visto desde el potencial, Loke (2004) explica que, la corriente fluye radialmente 
desde la fuente, considerando un subsuelo homogéneo como en la Figura 2, y que 
el potencial varía inversamente proporcional a la distancia que recorre la corriente 
desde la fuente. Entonces el potencial, para este caso, estará dado por 
 
[ 14 ] 
donde es la distancia que hay entre un punto del medio (incluida la superficie) y 
el electrodo. Loke (2004) plantea que, en la práctica, los métodos de resistividad 
eléctrica hacen uso de al menos dos electrodos de corriente, uno para corriente 
positiva y uno para corriente negativa. En este caso, en el que tenemos dos 
electrodos de corriente, podemos conocer el potencial que se encuentra justo en 
medio de los dos electrodosrespecto a la vertical con la siguiente expresión: 
 
 
[ 15 ] 
donde y son las distancias que existen desde el punto del cual se obtiene el 
potencial hacia cada uno de los electrodos de corriente. 
La diferencia de potencial de un punto también puede ser medida (Loke, 2004). 
Para un arreglo en el que existen cuatro electrodos, dos de corriente, A y B; y dos 
de potencial, M y N; la diferencia de potencial en un punto se puede calcular con la 
expresión siguiente: 
 
Capítulo III. Fundamentos teóricos 
32 
 
 
[ 16 ] 
donde es la distancia entre los electrodos A y M; es la distancia entre los 
electrodos B y M; es la distancia entre los electrodos A y N; y es la 
distancia entre los electrodos B y N. La ecuación [16] muestra entonces la 
medición de la diferencia de potencial en un medio homogéneo con un arreglo de 
cuatro electrodos. 
Como se ha estado mencionado en el transcurso del tercer capítulo, las 
condiciones en las que se muestran cada una de las ecuaciones anteriores son las 
de un suelo homogéneo, sin embargo, se sabe que las condiciones en la 
naturaleza no son realmente de esa manera. En la realidad, el subsuelo está 
constituido por diferentes valores de resistividad, por lo tanto, es importante incluir 
el término resistividad aparente. Dado que existen diferentes valores de 
resistividad en el subsuelo, cada una de las mediciones de resistividad obtenidas 
dependerá de los valores de resistividad que rodean al punto que se está 
estudiando y de la distancia entre los electrodos, por lo tanto, los valores de 
resistividad obtenidos en campo son denominados como resistividad aparente. 
La resistividad aparente no puede ser el promedio de las resistividades en el 
subsuelo, ya que esta puede ser menor o mayor de las que le rodean, sin 
embargo, aunque el suelo sea heterogéneo puede utilizarse la ecuación [16] para 
obtener el valor de resistividad aparente. 
La resistividad aparente no puede ser el promedio de las resistividades en el 
subsuelo, ya que esta puede ser menor o mayor de las que le rodean, sin 
Capítulo III. Fundamentos teóricos 
33 
 
embargo, aunque el suelo sea heterogéneo puede utilizarse la ecuación [16] para 
obtener el valor de resistividad aparente. 
Loke (2004) plantea que, en la práctica la mayoría de los estudios de resistividad 
eléctrica que se realizan, ocupan al menos cuatro electrodos, dos de corriente A y 
B, y dos de potencial M y N. En este tipo de casos la resistividad aparente 
estará dada por 
 
[ 17 ] 
Donde 
 
[ 18 ] 
En esta nueva ecuación [17] es el factor geométrico que dependerá de la 
disposición geométrica de los electrodos, es decir, del arreglo utilizado durante el 
estudio. 
Los dispositivos electródicos, configuraciones electródicas o arreglos electródicos 
son aquellas geometrías en las que se pueden disponer los electrodos de 
corriente A y B y los electrodos de potencial M y N, en el suelo. Cada tipo de 
arreglo tiene un nombre distinto y su propio factor geométrico el cual dependerá 
de cómo se encuentren posicionados cada uno de los electrodos. Algunos de ellos 
son: dipolo-dipolo, polo-polo, polo-dipolo, Wenner, Schlumberger, Wenner-
Schulumberger, entre otros. En trabajo se describirá la configuración Wenner, 
pues será la utilizada durante la adquisición de mediciones eléctricas. 
 
 
Capítulo III. Fundamentos teóricos 
34 
 
Arreglo Wenner 
El dispositivo Wenner (Fig.3.2) está constituido por cuatro electrodos, los cuales 
forman dos dipolos, uno de corriente y otro de potencial. El arreglo Wenner tiene 
una distancia constante entre sus electrones. 
 
 
Figura 3.2 Arreglo electródico Wenner/Wenner Alfa. 
 
La constante geométrica del dispositivo es K=2πa, por lo que la resistividad 
aparente en este dispositivo se calcula con la siguiente expresión 
 
 [ 19 ] 
 
3.5 Tipos de prospección Geoeléctrica 
A continuación, se describen brevemente los métodos geoeléctricos de corriente 
continua que actualmente se emplean para investigaciones. 
 
 
Capítulo III. Fundamentos teóricos 
35 
 
3.5.1 Perfilaje eléctrico (PE) 
La característica del método de perfilaje eléctrico (PE) es que, para el estudio de 
la resistividad aparente, las dimensiones del dispositivo, es decir, la posición 
relativa de las tomas de tierra de alimentación y medición, permanecen 
invariables, al tiempo que todo el dispositivo se desplaza de una medición a otra 
en una dirección determinada denominada perfil eléctrico. 
La finalidad del PE es obtener un perfil de las variaciones laterales de resistividad 
del subsuelo, fijada una profundidad de investigación. Esto lo hace adecuado para 
la detección de contactos verticales, cuerpos y estructuras que se presentan como 
heterogeneidades laterales de resistividad. Orellana (1982) resalta que la zona 
explorada en el perfilaje eléctrico se extiende desde la superficie hasta una 
profundidad más o menos constante, que es función tanto de la separación entre 
electrodos como de la distribución de resistividades bajo ellos. Experimentalmente, 
el PE consiste en trasladar los cuatro electrodos del dispositivo a lo largo de aquél. 
 
3.5.1.1 Perfilaje eléctrico tipo Wenner 
Partiendo de sus respectivos dispositivos base, esta calicata consiste en desplazar 
los cuatro electrodos AMNB a la vez manteniendo sus separaciones 
interelectródicas a lo largo de un recorrido (Fig. 3.3). Se representa la distancia del 
origen, O, al centro de los electrodos MN en abscisas y en ordenadas el valor de 
ρa (Ohm.m) para cada distancia x. 
 
Capítulo III. Fundamentos teóricos 
36 
 
 
 
Figura 3.3 Calicata o perfilaje eléctrico con configuración Wenner. 
 
3.5.2 Tomografía de resistividad eléctrica 
La Tomografía de Resistividad Eléctrica (TRE) es un método geoeléctrico que 
permite calcular la distribución de las distintas resistividades del subsuelo a través 
de mediciones de resistencia con el uso de electrodos acomodados con un patrón 
específico en el suelo (Daily et al, 2005). Para poder hacer uso de este tipo de 
métodos se necesita de una fuente artificial de corriente, la cual inyectará una 
corriente conocida al subsuelo a través de electrodos de corriente y permitirá 
realizar la adquisición de los datos con ayuda de electrodos de potencial. 
Griffiths y Baker (1993) explican que TRE trabaja sobre perfiles, los cuales 
consisten en una serie de electrodos con una separación que estará en función del 
arreglo electródico con el que se realizará el estudio y de la profundidad de 
investigación que se busque alcanzar. 
La TRE fue nombrada en un principio como “Sondeos Eléctricos Verticales 
Continuos” o “CVES” (Continuos Vertical Electrical Sounding), por Dahlin (1996) 
ya que TRE, es considerada como una evolución de los métodos de Sondeo 
Eléctrico Vertical (SEV) y Calicatas Eléctricas. Por lo tanto, el principio físico es el 
mismo que en SEV con la diferencia que en lugar de medir con cuatro electrodos 
Capítulo III. Fundamentos teóricos 
37 
 
que van cambiando continuamente sus emplazamientos, se hace uso de una serie 
de electrodos que permanecen fijos en el terreno. 
Con la TRE, en un principio obtenemos las pseudosecciones de resistividad 
eléctrica, que no son más que una imagen 2D de la distribución vertical y 
horizontal de los valores resistividad aparente medida o experimentales (Fig. 3.4). 
 
 
Figura 3.4 Pseudosección de Resistividad aparente obtenida con dispositivo Wenner 
(Loke, 2004). 
 
La siguiente imagen (Fig. 3.5), muestra la manera en que se obtienen los puntos 
de cada medición, con el arreglo Wenner como ejemplo. 
 
 
Figura 3.5 Representación de una pseudosección con arreglo Wenner. Cuenta con 20 
electrodos, siendo los electrodos A y B los de corriente; y M y N los de potencial. 
Modificada de (Loke, 2004). 
Capítulo III. Fundamentos teóricos 
38 
 
La imagenanterior muestra cómo sería la distribución de los puntos de atribución, 
es decir, la distribución de los puntos en los cuales se está midiendo un valor de 
resistividad; con el arreglo electródico Wenner. Para todas las mediciones del 
primer nivel, se utilizaría el mismo espaciamiento entre cada uno de los 
electrodos con la diferencia que en cada medición los electrodos se correrán un 
espacio a la derecha, es decir, para la primera medición los electrodos se 
encontrarán en las siguientes posiciones: A=1, M=2, N=3 y B=4; mientras que en 
la segunda medición ocuparán los lugares siguientes: A=2, M=3, N=4 y B=5. La 
medición número 18 como se aprecia en la figura anterior (Fig. 3.5), es parte del 
nivel 2 y en este nivel el espaciamiento será de . Cada uno de los niveles 
representa una profundidad distinta, dicha profundidad dependerá de la distancia 
entre los electrodos de corriente. 
Los electrodos estarán conectados a un resistivímetro, el cual se encargará de 
inyectar la corriente y realizar las mediciones, ya sea, de manera automática o 
manual. Si los datos se obtienen de manera automática, el resistivímetro estará 
conectado a una computadora que recibirá y respaldará los datos. 
Inversión de datos 
Como se ha mencionado antes, los primeros resultados obtenidos en cada perfil 
de TRE son aparentes, por lo tanto, es necesario realizar un proceso de inversión 
de datos que permita tener el valor real de resistividad del subsuelo. Después de 
llevar a cabo este proceso, se obtiene como resultado el intercambiar las 
pseudosecciones de resistividad aparente por modelos de resistividad eléctrica, 
los cuales pueden ser interpretados geológicamente. 
Capítulo III. Fundamentos teóricos 
39 
 
En pocas palabras, el proceso de inversión de los datos, permite crear un modelo 
que se ajuste a los datos obtenidos en campo, es decir, sea lo aceptable de 
acuerdo a las condiciones geológicas presentes. Para este proceso numérico, 
Daily y colaboradores (2005), señalan que se requiere de tres elementos: un 
modelo directo, en 2D o 3D, que representa la distribución de las resistividades 
obtenidas, es decir, una pseudosección; una función que ajuste el modelo a los 
datos obtenidos; y un algoritmo de búsqueda que determine de qué forma puede 
encontrarse un modelo de resistividad óptimo. 
 
3.5.2.1 Interpretación de TRE 
Los resultados obtenidos con la TRE se observan en forma de modelos de 
distribución de resistividades, ya sea en 2D o en 3D. Los valores de resistividad se 
expresan en escala logarítmica y el modelo se presenta en un mapa a escala de 
colores donde convencionalmente los valores de menor resistividad se encuentran 
en tonos de azul y los de máxima resistividad en todos de rojo (Fig. 3.6). 
 
 
Figura 3.6 Perfil de resistividad eléctrica con el método TRE, usando arreglo Wenner 
(Loke, 2004). 
Capítulo III. Fundamentos teóricos 
40 
 
Cada uno de los colores en la imagen anterior indica un pequeño rango de 
resistividad en escala logarítmica y se con los diferentes litologías o situaciones 
hidrogeológicas y tectónicas según la información a priori que se tenga del sitio 
objeto de estudio. 
 
3.6 Métodos geofísicos aplicables a la agricultura 
Los métodos geofísicos se pueden clasificar como pasivos o activos. No hay una 
aplicación artificial de energía con métodos geofísicos pasivos. Por otro lado, los 
métodos geofísicos activos requieren la aplicación artificial de alguna forma de 
energía. Los tres métodos geofísicos utilizados predominantemente para fines 
agrícolas son la resistividad, la inducción electromagnética y el radar de 
penetración en el suelo (Fig. 3.7). 
 
 
Figura 3.7 Aplicaciones de métodos eléctricos y electromagnéticos en estudios de suelos 
agrícolas. a) Resistividad, b) perfilaje electromagnético, c) radar de penetración terrestre 
(Allred et al., 2012). 
 
Capítulo III. Fundamentos teóricos 
41 
 
3.6.1 Métodos de resistividad (corriente continua) 
Los métodos de resistividad miden la resistividad eléctrica, o su inversa, 
conductividad eléctrica, para un volumen mayor de suelo directamente debajo de 
la superficie. Los métodos de resistividad básicamente recopilan datos sobre el 
campo eléctrico subsuperficial producido por la aplicación artificial de corriente 
eléctrica en el suelo. Con el método de resistividad convencional, se suministra 
una corriente eléctrica entre dos estacas de electrodo de metal parcialmente 
insertadas en la superficie del suelo, mientras que el voltaje se mide 
simultáneamente entre un par separado de estacas de electrodo de metal también 
insertadas en la superficie. La corriente, el voltaje, el espaciado de los electrodos y 
la configuración de los electrodos se utilizan para calcular el valor de la resistividad 
eléctrica (o conductividad) del suelo (Fig. 3.7 a). 
 
3.6.2 Método de perfilaje electromagnético 
El principio de funcionamiento es el siguiente: considere una bobina transmisora 
que transmite una señal alterna cerca de la superficie de terreno, y una bobina 
receptora colocada también sobre el terreno a una distancia del transmisor. Las 
corrientes generadas en la bobina transmisora inducen corrientes en el subsuelo, 
que a su vez crean un campo magnético secundario. El campo magnético 
secundario es registrado en la bobina receptora junto con el campo magnético 
primario. La relación entre ambos campos magnéticos en la bobina receptora tiene 
una relación linealmente proporcional con la conductividad del terreno, que al ser 
heterogéneo el valor de la conductividad medido es un valor aparente (Fig. 3.7b). 
Capítulo III. Fundamentos teóricos 
42 
 
3.6.3 Método de radar de penetración terrestre 
Con el método de radar de penetración en el suelo (GPR), por sus siglas en 
inglés), un impulso de energía de radio electromagnética (radar) se dirige hacia el 
subsuelo, seguido de la medición del tiempo transcurrido por la señal del radar a 
medida que viaja hacia abajo desde la antena transmisora, refleja parcialmente 
característica enterrada, y finalmente regresa a la superficie, donde es recogida 
por una antena receptora (Fig. 3.7 c). Las reflexiones desde diferentes 
profundidades producen una traza de señal, que es una función de la amplitud de 
onda del radar en función del tiempo. 
Las ondas de radar que viajan a lo largo de rutas directas y refractadas a través 
del aire y tierra desde la antena transmisora hasta la antena receptora también se 
incluyen como parte de la señal. La frecuencia de la antena, las condiciones de 
humedad del suelo, el contenido de arcilla, la salinidad y la cantidad de óxido de 
hierro presente tienen una influencia sustancial en la distancia debajo de la 
superficie a la que penetra la señal del radar. 
La constante dieléctrica de un material influye en la velocidad de la señal del radar 
que viaja a través de ese material. Las diferencias en la constante dieléctrica a 
través de una característica de discontinuidad del subsuelo controlan la cantidad 
de energía del radar reflejada y, por lo tanto, la amplitud de la onda del radar, que 
regresa a la superficie. Como producto final, los datos de amplitud de la señal del 
radar se trazan en secciones de profundidad o mapas de área para obtener 
información sobre las condiciones subterráneas o para proporcionar información 
sobre la posición y el carácter de una característica del subsuelo. 
 
Capítulo III. Fundamentos teóricos 
43 
 
3.7 El Suelo 
El agua, el aire, la luz solar y el suelo se combinan para producir vida en la Tierra. 
Casi todos los suelos se forman a partir de un material original (llamada roca 
madre), la misma que es sometida a procesos paulatinos y continuos de 
meteorización y edafización hasta convertirse en partículas cada vez más 
pequeñas donde los factores biológicos, químicos y físicos, son los principales 
responsables de estas transformaciones. Otros factores formadores