Metodologías de Prospección Geofísica

Estos métodos permiten analizar el diseño, el espesor y las propiedades de las capas individuales existentes debajo de la superficie del terreno, en las que se planifica la construcción de una estructura específica.

Los estudios geofísicos se realizan desde la capa superficial del suelo o la estructura a analizar, a través de una combinación de fuentes de colocación y detectores. El alcance de la prospección, los tipos de métodos y las técnicas de trabajo están determinados por el propósito de la prospección y las condiciones geológicas, estructurales y topográficas.

Los estudios geofísicos pueden ofrecer ahorros significativos de tiempo y economía y proporcionar datos sobre un volumen mucho mayor de suelo o masa rocosa en comparación con el estudio convencional de suelo y masa rocosa.

En general, se pueden distinguir los siguientes métodos geofísicos:

• Métodos electromagnéticos

• Métodos eléctricos

• Métodos magnéticos

• Métodos sísmicos

• Principios Técnicos

  • Los GeoRadares o Radares de Penetración en el Suelo (GPR, por sus siglas en inglés Ground Penetrating Radar) son dispositivos que funcionan en base al principio físico de la reflexión de ondas electromagnéticas.

  • Los GPR emiten pulsos de ondas electromagnéticas de alta frecuencia desde una antena transmisora hacia el suelo, las que viajan a través del subsuelo y se reflejan en interfaces entre diferentes medios con distintas propiedades eléctricas, como la permitividad dieléctrica y la conductividad eléctrica. La velocidad de propagación de tales ondas bajo la superficie depende de estas propiedades de los materiales, lo que permite distinguir entre diferentes capas y objetos.

  • Las ondas reflejadas son recogidas por una antena receptora y registradas por el sistema del GPR, y al medir el tiempo transcurrido entre la emisión del pulso y la recepción de la señal reflejada, el equipo puede determinar la profundidad y la naturaleza de las interfaces del subsuelo.

  • Las variaciones en la intensidad y el tiempo de llegada de las señales reflejadas son procesadas e interpretadas por el GPR y por los técnicos, lo que da como resultado imágenes detalladas del subsuelo, que pueden mostrar la ubicación y la geometría de hallazgos tales como capas de suelo, rocas, tuberías, cables enterrados, cavidades u otros objetos enterrados.

Prospección mediante Métodos Electromagnéticos

Prospección utilizando GeoRadares (GPR)

• Ventajas

  • Método no invasivo: Se logra explorar el subsuelo sin la necesidad de realizar excavaciones o perforaciones, lo que minimiza el impacto en el entorno y reduce los costos asociados con la exploración del subsuelo.

  • Alta resolución: Se pueden obtener imágenes de alta resolución del subsuelo, lo que permite detectar y caracterizar pequeñas características y objetos enterrados con gran detalle.

  • Versatilidad: Estos dispositivos pueden utilizarse en una variedad de entornos y aplicaciones, incluyendo la prospección geofísica, la arqueología, la ingeniería civil, la detección de servicios públicos enterrados, la geología y la investigación medioambiental.

  • Rapidez: El proceso de exploración resulta rápido y eficiente, lo que permite obtener resultados en tiempo real y tomar decisiones rápidas en el campo.

  • Seguridad: El uso de este tipo de equipos ayuda a identificar posibles peligros enterrados en el subsuelo, como cables eléctricos, tuberías de gas o líneas de comunicación, lo que contribuye a mejorar la seguridad en el lugar de trabajo.

• Aplicaciones

  • Detección de servicios públicos enterrados: Los GPR se utilizan para localizar y mapear tuberías de agua, cables eléctricos, líneas de gas y otros servicios enterrados antes de realizar excavaciones o proyectos de construcción, ayudando a prevenir daños accidentales durante las obras.

  • Ingeniería civil y evaluación de pavimentos: Los GPR se utilizan para evaluar la calidad del pavimento en carreteras, pistas de aterrizaje y otras superficies de transporte, detectando defectos, grietas, huecos y capas del subsuelo que pueden afectar la estabilidad y durabilidad de las estructuras.

  • Arqueología y prospección del subsuelo: Los GPR se utilizan para investigar y cartografiar sitios arqueológicos y entornos históricos, ayudando a identificar características subterráneas como estructuras, enterramientos, artefactos y restos humanos sin necesidad de realizar excavaciones destructivas.

  • Geología y geofísica: Los GPR se utilizan para estudiar la estructura y composición del subsuelo en investigaciones geológicas y geofísicas, ayudando a identificar capas de roca, fallas geológicas, acuíferos, depósitos minerales y otras características geológicas importantes.

  • Seguridad y detección de objetos enterrados: Los GPR se utilizan para buscar y localizar objetos enterrados como tuberías metálicas, tanques subterráneos, artefactos arqueológicos, cables de comunicaciones, tuberías de drenaje y otros elementos ocultos que pueden representar riesgos de seguridad o interferir con proyectos de construcción.

  • Investigación medioambiental: Los GPR se utilizan para estudiar y monitorear la contaminación del suelo, identificando la presencia y distribución de contaminantes como hidrocarburos, productos químicos y residuos peligrosos en el subsuelo.

Prospección utilizando Detectores Electromagnéticos (DE)

• Principios Técnicos

  • Los Detectores Electromagnéticos (DE) operan en base al principio físico de la inducción electromagnética, el cual establece que un campo magnético variable puede inducir una corriente eléctrica en un conductor cercano, y aprovechan esta propiedad para detectar y medir campos electromagnéticos en su entorno.

  • El funcionamiento básico de un detector electromagnético implica la presencia de una bobina o antena receptora que captura las ondas electromagnéticas del entorno. Estas ondas pueden ser generadas por fuentes naturales, como tormentas eléctricas, o por fuentes artificiales, como equipos electrónicos, cables eléctricos o dispositivos de comunicación.

  • Cuando las ondas electromagnéticas llegan a la bobina receptora, inducen una corriente eléctrica en la misma, la que es amplificada y procesada por el detector electromagnético, que puede convertirla en una señal audible, visual o digital que indica la presencia y la intensidad del campo electromagnético detectado.

• Ventajas

  • Versatilidad: Los detectores electromagnéticos pueden utilizarse en una amplia variedad de aplicaciones, desde la detección de metales hasta la medición de campos electromagnéticos en entornos industriales, de investigación científica o de seguridad.

  • No invasividad: La prospección del subsuelo con detectores electromagnéticos es no invasiva, lo que significa que no se requiere excavar o perforar el terreno para obtener información sobre las características del subsuelo. Esto puede ser útil en áreas sensibles o donde se desee evitar la alteración del entorno natural.

  • Rapidez: Los detectores electromagnéticos pueden proporcionar resultados rápidos y en tiempo real, lo que permite realizar evaluaciones rápidas del subsuelo y tomar decisiones informadas de manera oportuna.

  • Precisión: Estos dispositivos pueden detectar y medir con precisión la intensidad y la frecuencia de los campos electromagnéticos, lo que permite identificar de manera confiable la presencia y la ubicación de objetos metálicos, cables eléctricos u otras estructuras enterradas en el subsuelo.

  • Seguridad: La prospección del subsuelo con detectores electromagnéticos puede ayudar a identificar y evitar la presencia de peligros potenciales, como cables eléctricos subterráneos, tuberías de gas o agua, u otros servicios públicos enterrados, lo que contribuye a garantizar la seguridad durante las obras de construcción o excavación.

• Aplicaciones

  • Detección de objetos con componentes metálicos: Algunos detectores electromagnéticos están diseñados específicamente para detectar la presencia de metales cercanos. Estos dispositivos emiten un campo electromagnético y detectan cualquier alteración en el mismo causada por la presencia de metal, lo que permite localizar objetos metálicos enterrados o escondidos.

  • Mediciones de campo electromagnético: Los detectores electromagnéticos también se utilizan para medir la intensidad y la frecuencia de los campos electromagnéticos en entornos industriales, de investigación científica o de seguridad. Estos dispositivos pueden ayudar a identificar fuentes de radiación electromagnética no deseada o potencialmente peligrosa.

  • Detección de fugas de energía: Algunos detectores electromagnéticos pueden utilizarse para detectar fugas de energía eléctrica en sistemas de cableado, equipos electrónicos o dispositivos eléctricos. Estos dispositivos pueden ayudar a localizar y solucionar problemas de seguridad eléctrica o pérdidas de energía en instalaciones industriales o residenciales.

Prospección mediante Métodos Eléctricos

Prospección utilizando Resistivímetros

• Principios Técnicos

  • La operación de los Resistivímetros se basa principalmente en el principio físico de la resistividad eléctrica de los materiales, una propiedad intrínseca de cada material que determina su capacidad para resistir el flujo de corriente eléctrica.

  • Los resistivímetros funcionan mediante la inyección de una corriente eléctrica conocida a través de electrodos colocados en el suelo y la medición de la caída de tensión resultante. Esto se realiza utilizando el principio de la ley de Ohm, que establece que la resistencia eléctrica (R) es igual al cociente entre la diferencia de potencial (V) y la corriente eléctrica (I) que circula a través de un material.

  • Al inyectar la corriente eléctrica a través del suelo y medir la caída de tensión, el resistivímetro puede calcular la resistencia eléctrica aparente del suelo, la que está relacionada con la resistividad del suelo y la geometría de la disposición de los electrodos.

  • A partir de esta resistencia eléctrica aparente, el resistivímetro puede calcular, modelar y representar gráficamente la resistividad del suelo utilizando diferentes métodos y modelos matemáticos..

• Ventajas

  • Versatilidad: Los resistivímetros pueden utilizarse para caracterizar una amplia variedad de materiales y condiciones del subsuelo, incluyendo suelos, rocas, agua subterránea, estructuras geológicas y otros elementos.

  • Profundidad de exploración: Estos dispositivos pueden proporcionar información sobre la resistividad eléctrica del subsuelo a diferentes profundidades, lo que permite estudiar las características geológicas y estructurales a diferentes niveles.

  • Alta resolución: Los resistivímetros pueden proporcionar mediciones de alta resolución de la resistividad eléctrica del subsuelo, lo que permite identificar cambios sutiles en las propiedades del subsuelo y delimitar con precisión las estructuras geológicas y los cuerpos de agua subterránea.

  • No invasividad: La prospección del subsuelo con resistivímetros es no invasiva, lo que significa que no se requiere excavar o perforar el terreno para obtener información sobre las características del subsuelo. Esto puede ser útil en áreas sensibles o donde se desee evitar la alteración del entorno natural.

  • Rapidez y eficiencia: Los resistivímetros pueden proporcionar resultados rápidos y en tiempo real, lo que permite realizar evaluaciones rápidas del subsuelo y tomar decisiones informadas de manera oportuna.

• Aplicaciones

  • Prospección geofísica: Los resistivímetros se utilizan para estudiar la estructura del subsuelo y mapear características geológicas como capas de roca, fallas, cuerpos de agua subterránea y estructuras geológicas.

  • Hidrogeología: En estudios hidrogeológicos, los resistivímetros se utilizan para caracterizar la distribución y la calidad del agua subterránea, identificar acuíferos y evaluar la capacidad de almacenamiento y recarga de los sistemas acuíferos.

  • Ingeniería civil y geotécnica: Los resistivímetros se utilizan para evaluar la estabilidad y la resistencia del suelo, identificar zonas de riesgo geotécnico, planificar proyectos de construcción y diseño de cimientos, y monitorear la compactación del suelo durante las obras de construcción.

  • Exploración de recursos naturales: En la industria minera y petrolera, los resistivímetros se utilizan para explorar y evaluar la presencia de recursos minerales, depósitos de minerales metálicos y no metálicos, y yacimientos de petróleo y gas.

  • Estudios medioambientales: Los resistivímetros se utilizan para investigar la contaminación del suelo y del agua subterránea, identificar la presencia y la distribución de contaminantes y evaluar el impacto ambiental de actividades humanas como la industria y la agricultura.