¿Cómo se sabe cuánta agua queda en un acuífero? Así se vigilan las reservas subterráneas

El agua subterránea es uno de los recursos de agua dulce más importantes y, al mismo tiempo, uno de los más difíciles de observar. A diferencia de un embalse, un acuífero no permite mirar desde fuera y comprobar directamente cuánta agua contiene.

Para conocer su estado, los hidrogeólogos combinan mediciones realizadas en pozos y piezómetros con balances hídricos, modelos hidrogeológicos, datos de extracción y, a gran escala, observaciones realizadas desde satélites. El objetivo no es únicamente saber si el nivel del agua sube o baja, sino determinar si la recarga consigue compensar las extracciones y las descargas naturales a largo plazo.

¿Qué es exactamente un acuífero?

Un acuífero es una formación geológica capaz de almacenar y transmitir cantidades significativas de agua subterránea.

El agua no suele encontrarse formando una gran cavidad subterránea similar a un lago. En la mayoría de los acuíferos ocupa los poros, fisuras y fracturas existentes entre los materiales geológicos.

Arenas, gravas, areniscas y determinadas rocas fracturadas o karstificadas pueden almacenar y permitir el movimiento del agua, mientras que otros materiales mucho menos permeables dificultan considerablemente su circulación.

El agua que alcanza el subsuelo forma parte del ciclo del agua o ciclo hidrológico. Parte de las precipitaciones se evapora, otra parte circula por la superficie y otra puede infiltrarse progresivamente hasta alcanzar las zonas saturadas del terreno.

El funcionamiento de un acuífero depende, de forma simplificada, del equilibrio entre:

• Recarga: agua que entra en el sistema subterráneo.
• Almacenamiento: agua retenida en los poros y fracturas de los materiales geológicos.
• Flujo subterráneo: desplazamiento del agua dentro del acuífero.
• Descarga natural: salida hacia manantiales, ríos, humedales, mares u otros sistemas.
• Extracción: agua retirada mediante pozos para abastecimiento, agricultura, industria u otros usos.

Por ello, conocer el estado de un acuífero requiere estudiar todo el sistema y no únicamente contabilizar cuántos pozos existen.

¿Se puede saber cuándo se va a «vaciar» un acuífero?

Hablar de que un acuífero se «vacía» puede resultar engañoso. En muchos casos, los problemas graves aparecen mucho antes de que desaparezca físicamente toda el agua almacenada.

A medida que desciende el nivel pueden ocurrir diferentes consecuencias:

• Los pozos menos profundos dejan de alcanzar el agua.
• Aumenta la energía necesaria para bombearla desde mayor profundidad.
• Disminuyen las descargas hacia manantiales y ecosistemas.
• Puede aparecer subsidencia.
• En zonas costeras aumenta el riesgo de intrusión salina.
• Puede deteriorarse la calidad del recurso.

Además, parte del agua almacenada puede encontrarse a profundidades o en materiales desde los que no resulte técnica, económica o ambientalmente razonable extraerla.

La pregunta útil no es, por tanto, únicamente «¿cuánta agua queda?», sino: ¿cuánto recurso puede utilizarse sin provocar un deterioro inaceptable del acuífero y de los ecosistemas que dependen de él?

¿Cómo se sabe cuánta agua queda en un acuífero?

La respuesta corta es que no existe un único instrumento capaz de indicar directamente cuántos litros quedan bajo tierra.

La cantidad de agua almacenada depende de la extensión y geometría del acuífero, su espesor, porosidad, propiedades de almacenamiento, nivel piezométrico y de cómo se distribuyen espacialmente esas características.

Por este motivo, los hidrogeólogos utilizan diferentes métodos que se complementan entre sí. Entre los principales se encuentran:

• Mediciones de niveles mediante pozos y piezómetros.
• Redes automáticas de sensores.
• Ensayos hidrogeológicos.
• Balances de entradas y salidas de agua.
• Modelos numéricos de flujo subterráneo.
• Técnicas geofísicas.
• Teledetección y observaciones por satélite.
• Gravimetría mediante las misiones GRACE y GRACE-FO.

Cada método responde a preguntas diferentes y funciona a una escala determinada.

Los piezómetros: la herramienta básica para vigilar los acuíferos

Uno de los instrumentos fundamentales para controlar las aguas subterráneas es el piezómetro.

Se trata de un punto de observación, normalmente instalado mediante una perforación, que permite medir la posición o presión del agua subterránea en una determinada formación.

En términos sencillos, permite saber a qué altura se encuentra el agua y cómo cambia ese nivel con el tiempo.

Las mediciones pueden realizarse manualmente mediante sondas o de forma automática utilizando sensores de presión capaces de registrar datos con mucha mayor frecuencia.

Cuando existen registros durante años o décadas, las series piezométricas permiten detectar:

• Variaciones estacionales.
• Recuperaciones después de periodos lluviosos.
• Descensos asociados a sequías.
• Efectos de las extracciones mediante pozos.
• Tendencias de recuperación o agotamiento a largo plazo.

En España, el Ministerio para la Transición Ecológica y el Reto Demográfico mantiene una red oficial de seguimiento piezométrico que, en las demarcaciones intercomunitarias, contaba en 2025 con aproximadamente 2.500 piezómetros.

Los niveles piezométricos se consideran un parámetro fundamental para evaluar tanto los recursos disponibles como el estado cuantitativo de las masas de agua subterránea.

Acuífero libre y acuífero confinado: el nivel no significa exactamente lo mismo

La interpretación de las mediciones también depende del tipo de acuífero.

Esto explica por qué hablar simplemente de «profundidad del agua» puede resultar insuficiente.

Los técnicos necesitan conocer además la estructura geológica y el funcionamiento hidrogeológico de la formación que están midiendo.

El nivel del agua no indica directamente cuántos litros quedan

Esta distinción es fundamental. Si un piezómetro muestra que el nivel del agua ha descendido dos metros, no podemos convertir automáticamente esos dos metros en un determinado volumen de agua perdido. Hay que conocer también las características físicas del acuífero.

En un acuífero libre resulta especialmente importante el denominado rendimiento específico o specific yield, que representa la fracción de agua que un material saturado puede liberar por drenaje gravitacional.

En acuíferos confinados se utilizan otras propiedades relacionadas con la capacidad del sistema para almacenar y liberar agua cuando cambia la presión.

Por ello, dos acuíferos que experimenten el mismo descenso piezométrico pueden haber perdido cantidades de agua muy diferentes. Además, las propiedades del terreno no tienen por qué ser uniformes en toda la extensión del acuífero.

Las mediciones repetidas son más importantes que un único dato

Medir un piezómetro una sola vez proporciona una fotografía puntual. Para comprender realmente lo que está ocurriendo se necesita una película completa.

Los niveles de las aguas subterráneas pueden variar naturalmente durante el año debido a las precipitaciones, evapotranspiración, recarga, relación con los ríos y otras condiciones hidrológicas. También pueden producirse descensos temporales cuando aumenta el bombeo.

Por este motivo, una bajada puntual del nivel no demuestra por sí sola que el acuífero se esté agotando. Lo preocupante aparece cuando, después de eliminar la variabilidad estacional, se observa una tendencia descendente persistente durante años y la recarga no permite recuperar los niveles anteriores.

Las series temporales de larga duración son, por tanto, esenciales para distinguir:

• Una oscilación estacional normal.
• Una respuesta temporal a una sequía.
• Una tendencia estructural asociada a la sobreexplotación.

La recarga determina cuánta agua vuelve al acuífero

Un acuífero no es una reserva aislada. Recibe agua mediante diferentes procesos conocidos conjuntamente como recarga de las aguas subterráneas.

Una parte importante puede proceder de la infiltración de las precipitaciones, pero también existen acuíferos alimentados por:

• Ríos y arroyos.
• Lagos y humedales.
• Deshielo.
• Pérdidas desde canales y sistemas de riego.
• Retornos de riego.
• Flujos procedentes de otros acuíferos.

La proporción de lluvia que consigue llegar al acuífero depende de numerosos factores. Un suelo permeable y una precipitación prolongada y moderada pueden favorecer la infiltración, mientras que superficies impermeabilizadas, pendientes pronunciadas o lluvias extremadamente intensas pueden aumentar la escorrentía superficial. Asimismo, la vegetación, el tipo de suelo, las características de las rocas, la humedad previa y la evapotranspiración también influyen.

Esto significa que 100 milímetros de lluvia no equivalen automáticamente a 100 milímetros de recarga del acuífero.

¿Cuánto tarda la lluvia en llegar al agua subterránea?

Tampoco existe una respuesta única. En algunos acuíferos superficiales y muy permeables, el efecto de las lluvias puede detectarse relativamente pronto. En otros sistemas profundos, el agua puede necesitar mucho más tiempo para atravesar la zona no saturada y alcanzar el acuífero.

La recarga también puede concentrarse en determinadas zonas. Por ejemplo, una formación rocosa puede recibir buena parte de su agua a kilómetros del lugar donde posteriormente se realiza una extracción.

Por eso los hidrogeólogos cartografían las áreas de recarga y estudian los caminos que sigue el agua por el subsuelo. Proteger estas zonas resulta importante tanto para conservar la cantidad como la calidad de las aguas subterráneas.

El balance hídrico permite saber si entra más agua de la que sale

Otra herramienta fundamental es el balance hídrico del acuífero.

El principio básico es relativamente sencillo: Cambio en el almacenamiento = entradas de agua − salidas de agua

Las entradas pueden incluir recarga por lluvia, infiltración desde ríos o flujos procedentes de otros sistemas.

Las salidas pueden incluir:

• Descarga hacia manantiales.
• Flujo hacia ríos.
• Evapotranspiración cuando el nivel freático está suficientemente próximo a la superficie.
• Flujo hacia otros acuíferos o hacia el mar.
• Extracciones mediante pozos.

Si durante un largo periodo las salidas son sistemáticamente mayores que las entradas, el almacenamiento subterráneo disminuye.

El problema es que calcular cada componente con precisión puede resultar complejo. No toda la recarga puede medirse directamente y las extracciones tampoco siempre se conocen con exactitud, especialmente cuando existen numerosos pozos dispersos.

Los modelos hidrogeológicos reconstruyen lo que sucede bajo tierra

Para integrar toda esta información se utilizan modelos de flujo de aguas subterráneas. Estos modelos representan matemáticamente el acuífero y permiten simular cómo circula el agua a través de él.

Para construirlos se necesita información sobre:

• Geología y geometría del acuífero.
• Conductividad hidráulica de los materiales.
• Propiedades de almacenamiento.
• Niveles piezométricos.
• Recarga.
• Extracciones.
• Relación entre aguas superficiales y subterráneas.

Después, se comparan las simulaciones con las observaciones reales para comprobar si el modelo reproduce razonablemente el comportamiento conocido.

Una vez calibrado, puede emplearse para explorar escenarios. Por ejemplo:

• ¿Qué ocurriría si aumenta el bombeo?
• ¿Cómo respondería el acuífero durante una sequía prolongada?
• ¿Cuánto podría tardar en recuperarse?
• ¿Qué efecto tendría reducir determinadas extracciones?
• ¿Cómo cambiaría la disponibilidad de agua si disminuyese la recarga?

Cabe indicar que los modelos no son predicciones perfectas, porque dependen de los datos disponibles y de diferentes incertidumbres, pero constituyen una de las herramientas más importantes para gestionar los recursos subterráneos.

Los satélites pueden detectar cambios de agua desde el espacio

Puede parecer sorprendente, pero parte de la vigilancia de las aguas subterráneas se realiza desde cientos de kilómetros de altura.

Las misiones GRACE y GRACE-FO, desarrolladas mediante colaboración entre organismos científicos de Estados Unidos y Alemania, permiten detectar pequeños cambios en el campo gravitatorio terrestre.

La explicación es que el agua tiene masa. Cuando una gran región gana o pierde enormes cantidades de agua, también cambia ligeramente la distribución de masa y, con ella, la gravedad terrestre. Y los satélites pueden detectar esas variaciones.

Esto ha permitido observar importantes tendencias de pérdida y recuperación de reservas de agua en diferentes regiones del planeta.

GRACE no mide exclusivamente el agua de los acuíferos

Aquí también hay un matiz importante. Los satélites GRACE y GRACE-FO detectan cambios en el almacenamiento total de agua terrestre. Esa señal puede incluir:

• Agua subterránea.
• Humedad del suelo.
• Nieve y hielo.
• Agua almacenada en ríos, lagos y embalses.
• Otros componentes del almacenamiento terrestre.

Por tanto, no basta con observar una variación gravitatoria y atribuirla completamente al acuífero. Para estimar específicamente los cambios del agua subterránea, los investigadores combinan la señal de GRACE con modelos y observaciones de los restantes componentes.

Su gran ventaja es la escala. Mientras un piezómetro permite conocer con gran detalle lo que ocurre en un lugar concreto, la gravimetría satelital permite analizar tendencias sobre regiones muy extensas.

Piezómetros y satélites no compiten: se complementan

Así pues, cada técnica tiene ventajas y limitaciones:

Por eso, la mejor vigilancia se consigue normalmente combinando observaciones locales, información regional y modelos.

¿Cuál es el mejor método para saber el estado real de un acuífero?

Como hemos visto, no existe uno solo.

Un satélite proporciona una perspectiva regional imposible de obtener mediante un único pozo, pero no puede indicar con suficiente detalle qué sucede en un pequeño acuífero concreto.

Un piezómetro ofrece una observación directa y precisa, pero únicamente en el punto y formación que controla.

Los balances permiten relacionar entradas y salidas, mientras que los modelos ayudan a interpretar el funcionamiento del sistema y probar escenarios.

Por ello, la mejor evaluación surge de combinar diferentes fuentes de información según lo que se quiera evaluar. La idea puede resumirse de esta forma:

¿Cómo se detecta que un acuífero está sobreexplotado?

Extraer agua subterránea no implica automáticamente sobreexplotar un acuífero. El problema aparece cuando la presión de las extracciones y otras salidas provoca un deterioro persistente del sistema.

Entre las señales que pueden indicar un desequilibrio se encuentran:

• Descensos piezométricos prolongados.
• Reducción sostenida del almacenamiento.
• Disminución del caudal de manantiales.
• Menor aportación de agua subterránea a los ríos.
• Deterioro de humedales dependientes del acuífero.
• Hundimiento o subsidencia del terreno en determinados sistemas.
• Intrusión salina en acuíferos costeros.

La sobreexplotación de acuíferos costeros puede favorecer la entrada de agua marina y contribuir a la salinización, uno de los procesos relacionados también con la degradación del suelo en determinadas zonas agrícolas.

¿Por qué puede bajar un acuífero aunque haya llovido?

Una temporada lluviosa no garantiza una recuperación inmediata. Su bajada puede ocurrir por varias razones:

En primer lugar, parte del agua de lluvia se evapora o es utilizada por la vegetación antes de alcanzar las zonas profundas.

Otra parte circula como escorrentía y llega rápidamente a ríos y al mar.

Además, si el suelo estaba extremadamente seco, una parte importante puede quedarse inicialmente almacenada en las capas más superficiales.

Y existe otro factor fundamental: el tiempo de respuesta del acuífero. Algunos responden rápidamente a las precipitaciones, mientras que otros tardan meses, años o incluso periodos mayores en reflejar determinados cambios de recarga.

Por ello, la situación de los embalses y la de las aguas subterráneas no tiene por qué evolucionar al mismo ritmo.

Las sequías pueden afectar a los acuíferos durante más tiempo

Durante una sequía disminuye la precipitación y normalmente también la recarga. Al mismo tiempo, puede aumentar la dependencia de las aguas subterráneas para compensar la menor disponibilidad de ríos y embalses.

Esta combinación es especialmente problemática: entra menos agua mientras se extrae más. El resultado puede ser un descenso importante del nivel piezométrico. Además, los efectos subterráneos pueden persistir después de que hayan regresado las lluvias.

Por eso una sequía prolongada no debe evaluarse únicamente mediante el agua visible en ríos, lagos y embalses.

La recuperación de determinadas reservas subterráneas puede requerir varios periodos favorables de recarga.

El cambio climático complica todavía más la gestión de las aguas subterráneas

El cambio climático puede modificar diferentes componentes del ciclo hidrológico. Pero esto no significa que todos los acuíferos del mundo vayan a responder de la misma manera. Dependiendo de la región pueden cambiar:

• La cantidad y distribución temporal de las precipitaciones.
• La duración e intensidad de las sequías.
• La evapotranspiración.
• La acumulación y fusión de nieve.
• La frecuencia de precipitaciones extremas.
• La demanda de agua para agricultura y abastecimiento.

Por ello, el seguimiento debe permitir distinguir la influencia de las variaciones climáticas de la provocada por las extracciones humanas. Precisamente esta dificultad explica el creciente interés científico por desarrollar nuevas técnicas de observación y modelos capaces de integrar grandes cantidades de información.

Las aguas subterráneas también mantienen ríos, manantiales y humedales

Un acuífero no debe considerarse únicamente un depósito del que extraemos agua mediante pozos.

Las aguas superficiales y subterráneas pueden estar estrechamente conectadas. En determinados tramos, un río recibe agua procedente del acuífero, mientras que en otros, puede ser el propio río el que pierda agua hacia el subsuelo y contribuya a la recarga.

Los manantiales representan una de las formas más visibles de descarga natural de las aguas subterráneas.

Muchos humedales también dependen parcial o totalmente de que el nivel freático se mantenga dentro de un determinado rango. Una caída excesiva puede reducir estos aportes incluso antes de que el acuífero deje de proporcionar agua a los pozos.

Por tanto, decidir cuánta agua es posible extraer de forma sostenible exige tener en cuenta las necesidades de los ecosistemas asociados, no solamente las demandas humanas.

Cantidad y calidad del agua son problemas diferentes

Un acuífero puede contener una cantidad considerable de agua y, sin embargo, parte de ella no ser adecuada para determinados usos debido a su composición química o contaminación. Por ello existen dos grandes dimensiones de seguimiento:

• Estado cuantitativo: cuánto recurso existe, cómo evolucionan los niveles y si las extracciones resultan compatibles con la disponibilidad.
• Estado químico: composición y calidad del agua subterránea.

La contaminación del agua subterránea resulta especialmente problemática porque puede ser difícil de detectar, desplazarse lentamente y permanecer durante largos periodos. Entre los contaminantes que pueden afectar a las aguas subterráneas se encuentran nitratos, pesticidas, determinados compuestos industriales, hidrocarburos y otras sustancias.

Por ello, las redes de vigilancia combinan las mediciones cuantitativas con programas específicos de control químico.

¿Cuánto tarda en recuperarse un acuífero sobreexplotado?

Depende enormemente del sistema. Un acuífero pequeño, superficial y con una elevada tasa de recarga puede responder relativamente rápido a una reducción de las extracciones y a varios periodos húmedos. Otros acuíferos contienen aguas que se infiltraron hace cientos, miles o incluso más años y presentan tasas de renovación muy reducidas. En estos casos, extraer grandes cantidades puede representar en la práctica el consumo de una reserva que no se repondrá a escala temporal humana.

La velocidad de recuperación depende de:

• Tasa de recarga.
• Extensión del acuífero.
• Propiedades de almacenamiento.
• Conectividad con ríos y otros acuíferos.
• Magnitud del descenso producido.
• Extracciones que continúen realizándose.

Por ello, gestionar las aguas subterráneas requiere pensar en escalas temporales mucho más largas que una única temporada de lluvias.

¿Cómo se controlan las aguas subterráneas en España?

España dispone de redes específicas para seguir el estado cuantitativo de las masas de agua subterránea. El Ministerio para la Transición Ecológica y el Reto Demográfico utiliza como parámetros principales los niveles piezométricos y el caudal de los manantiales.

En las demarcaciones hidrográficas intercomunitarias, la red piezométrica estatal contaba en 2025 con aproximadamente 2.500 puntos. También existen redes gestionadas por administraciones autonómicas y otros organismos.

Las series históricas permiten analizar la evolución de las distintas masas de agua subterránea y detectar zonas sometidas a estrés.

El propio MITECO señala que la extracción de agua subterránea y el cambio climático son factores fundamentales detrás del descenso de niveles piezométricos.

La creciente automatización de estas redes permite además disponer de observaciones más frecuentes que las campañas manuales tradicionales.

Nuevas tecnologías para observar un recurso que permanece oculto

El desafío fundamental de las aguas subterráneas es que prácticamente todo sucede fuera de nuestra vista. De ahí el interés creciente por combinar:

• Sensores automáticos.
• Teledetección.
• Gravimetría satelital.
• Técnicas geofísicas.
• Modelización hidrogeológica.
• Aprendizaje automático y análisis de grandes conjuntos de datos.

Una colección científica de Nature dedicada al seguimiento de la dinámica de los reservorios subterráneos ha puesto precisamente el foco en nuevas tecnologías y modelos para estudiar la recarga, drenaje, almacenamiento, extracción y demanda de aguas subterráneas. El objetivo final no es sustituir los piezómetros tradicionales, sino obtener una visión mucho más completa combinando datos de escalas muy diferentes.

Vigilar los acuíferos permite detectar un problema antes de que sea visible

Los embalses muestran su situación a simple vista. Un nivel extremadamente bajo puede observarse inmediatamente.Pero en los acuíferos, el deterioro puede avanzar durante años sin que resulte evidente para la mayor parte de la población.

Un pozo continúa proporcionando agua hasta que el descenso es suficientemente importante, pero mientras tanto pueden estar disminuyendo las reservas, reduciéndose los caudales de manantiales o deteriorándose ecosistemas asociados.

Por eso las redes de seguimiento funcionan como un sistema de alerta ambiental.

No existe un indicador perfecto de «cuánta agua queda». Lo que sí existe es un conjunto cada vez más completo de herramientas capaces de determinar cómo está cambiando el almacenamiento, cuánta agua entra, cuánta se extrae y si el sistema mantiene un equilibrio sostenible.

Ante sequías más intensas, una elevada demanda agrícola y urbana y los cambios que está experimentando el ciclo hidrológico, conocer lo que sucede bajo nuestros pies será tan importante como seguir los niveles de ríos y embalses.

Fuentes: Nature: Monitoring groundwater reservoir dynamics; Ministerio para la Transición Ecológica y el Reto Demográfico (MITECO): Red de seguimiento piezométrico; MITECO: información y consulta de los niveles piezométricos; U.S. Geological Survey (USGS): medición y seguimiento de niveles de aguas subterráneas; y NASA/JPL: GRACE-FO y cambios en el almacenamiento terrestre de agua.