Tema 1. Sondeo Eléctrico Vertical

8/16/2019 Tema 1. Sondeo Eléctrico Vertical

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Métodos Eléctricos II

Mayo 2016

SONDEO ELÉCTRICO

VERTICAL


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SONDEO ELÉCTRICO VERTICAL

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Las medidas de resistividad eléctrica del subsuelo son habituales en las

prospecciones geofísicas. Su finalidad es detectar y localizar cuerpos

y estructuras geológicas basándose en su contraste resistivo. El método

consiste en la inyección de corriente continua o de baja frecuencia

en el terreno mediante un par de electrodos y la determinación,

mediante otro par de electrodos, de la diferencia de potencial. La

magnitud de esta medida depende, entre otras variables, de la

distribución de resistividades de las estructuras del subsuelo, de las

distancias entre los electrodos y de la corriente inyectada.Resistividad eléctrica de suelos La resistividad eléctrica r de un material

describe la dificultad que encuentra la corriente a su paso por él. De

igual manera se puede definir la conductividad s como la facilidad

que encuentra la corriente eléctrica al atravesar el material. La

resistencia eléctrica que presenta un conductor homogéneo viene

determinada por la resistividad del material que lo constituye y la

geometría del conductor. Para un conductor rectilíneo y homogéneo

de sección s y longitud l la resistencia eléctrica es

A partir de esta ecuación podemos despejar la resistividad

La unidad de resistividad en el Sistema Internacional es el ohm por

metro (W×m). La conductividad se define como el inverso de la

resistividad


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La unidad de conductividad en el Sistema Internacional es el siemens

(S). La resistividad es una de las magnitudes físicas con mayor amplitud

de variación para diversos materiales. Además, su valor depende de

diversos factores como la temperatura, humedad o presión.

Estrictamente hablando todos los cuerpos son eléctricamenteconductores dado que permiten, en mayor o menor medida, el paso

de portadores de cargas eléctricas. Estos portadores pueden ser

electrones o iones, hecho que permite distinguir entre dos tipos de

conductividad: electrónica e iónica. Los cuerpos con conductividad

electrónica se clasifican en metales y semiconductores. Los cuerpos

con conductividad iónica se conocen como electrolitos si no

presentan forma gaseosa.

El mecanismo de la conductividad de los metales puede imaginarsecomo debido a que los electrones de valencia de sus átomos pueden

moverse libremente entre la red cristalina que éstos forman, sin

vinculación a ninguno determinado. La facilidad de movimiento de los

electrones y su gran número redundan en una conductividad muy

elevada. Su resistencia aumenta con la temperatura y con el

contenido de impurezas. La resistividad de los metales a temperatura

normal varía entre 10-8 y 10-7 Wm. Son pocos y muy escasos los

componentes de la corteza terrestre que posean conductividad

metálica. Entre ellos se cuentan los metales nativos (oro, plata, cobre,estaño) y quizá algún mineral poco abundante como la ullmanita

(NiSbS).

Los minerales semiconductores son muchos y de gran importancia

práctica. Su resistividad depende de su contenido en impurezas, a

veces en grado extremo. Además su conductividad aumenta con la

temperatura. Por ello, no cabe esperar que la resistividad de una

especie mineralógica determinada pueda representarse por un dato

único, sino que puede variar dentro de límites amplios. En general losteluros y los arseniuros son conductores muy buenos. Los sulfuros suelen

entrar también entre los conductores buenos, con excepciones como

la blenda y el cinabrio. Los óxidos, y los compuestos de antimonio

suelen ser malos conductores, con la excepción de la magnetita.

Ahora bien, estos minerales no suelen aparecer en la naturaleza de

forma individual, sino en asociaciones, y junto con una ganga


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frecuentemente aislante (cuarzo, calcita, etc.), por lo que la

resistividad conjunta del filón puede variar mucho de unos casos a

otros.

El agua pura es muy poco conductora a causa de su muy reducida

disociación. La resistividad del agua destilada es de unos 105 Wm porlo que puede considerarse como aislante. Las aguas que se

encuentran en la naturaleza presentan, sin embargo, conductividad

apreciable, pues siempre tienen disuelta alguna sal, generalmente

NaCl. Así las aguas de lagos y arroyos de alta montaña varían entre

103 Wm y 3´103 Wm, las aguas subterráneas tienen resistividades de 1

a 20 Wm, y las aguas marinas tienen una resistividad de unos 0,2 Wm.

Si la resistividad de las rocas dependiese únicamente de los minerales

constituyentes, habrían de considerarse como aislantes en la inmensa

mayoría de los casos, puesto que el cuarzo, los silicatos, la calcita, las

sales, etc., lo son prácticamente. Sólo en el caso de que la roca

contuviese minerales semiconductores en cantidad apreciable,

podría considerarse como conductora, es decir, sólo lo serían las

menas metálicas. Afortunadamente, todas las rocas tienen poros en

proporción mayor o menor, los cuales suelen estar ocupados total o

parcialmente por electrolitos, de lo que resulta que, en conjunto, las

rocas se comportan como conductores iónicos, de resistividad muy

variable según los casos. La resistividad de las rocas puede variar enmargen amplísimo en función del contenido en agua, de la salinidad

de ésta y del modo de distribución de los poros.

La resistividad de las rocas también depende de la temperatura a la

que se encuentre ya que la temperatura influye notablemente en la

resistividad de los fluidos que hay en los poros. En concreto, un

descenso de la temperatura provoca un aumento de la resistividad y

en el punto de congelación el agua pasa a ser un dieléctrico malconductor. Por último, cabe mencionar que la resistividad de algunos

minerales, y como consecuencia de las rocas que estos forman, varía

según la dirección de medida que se toma, es decir, que presentan

anisotropía. La formación de estratos puede producir anisotropía. Tal

es el caso de las rocas sedimentarias. En general este efecto será débil

dada la aleatoriedad de las orientaciones de los minerales en la roca.


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El suelo es una mezcla de rocas, gases, agua y otros materiales

orgánicos e inorgánicos. Esta mezcla hace que la resistividad del suelo

aparte de depender de su composición intrínseca, dependa de otros

factores externos como la temperatura, la humedad, presión, etc. que

pueden provocar que un mismo suelo presente resistividadesdiferentes con el tiempo. De entre todos los factores, la humedad es

el más importante; además, es el que se puede alterar más fácilmente

mediante la lluvia o el riego del suelo. Diferentes grados de humedad

para un mismo terreno darían lugar a resistividades diferentes que

podrían llevarnos a interpretaciones erróneas de los materiales

constituyentes del suelo.

Una limitación del método resistivo es su alta sensibilidad a pequeñas

variaciones de la conductividad cerca de la superficie, debido por

ejemplo al contenido de humedad. Hablando en términos

electrónicos, el nivel de ruido es alto. Una topografía accidentada

puede tener un efecto similar, ya que el flujo de corriente se concentra

en los valles y se dispersa en las colinas. Como resultado se distorsionan

las superficies equipotenciales produciendo falsas anomalías.

Sondeo eléctrico vertical. La finalidad del sondeo eléctrico vertical

(SEV) es averiguar la distribución vertical en profundidad de las

resistividades aparentes bajo el punto sondeado a partir de medidas

de la diferencia de potencial en la superficie. Se utiliza sobre todo paradetectar y establecer los límites de capas horizontales de suelo

estratificado.


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La profundidad de penetración de la corriente eléctrica depende de

la separación de los electrodos inyectores AB. Si la distancia entre los

electrodos AB aumenta, la corriente circula a mayor profundidad pero

su densidad disminuye. Para un medio isótropo y homogéneo, el 50%

de la corriente circula por encima de la profundidad AB/2 y el 70.6%por encima de una profundidad AB (Orellana, 1982). Sin embargo, no

es posible fijar una profundidad límite por debajo de la cual el subsuelo

no influye en el SEV, ya que la densidad de corriente disminuye de

modo suave y gradual, sin anularse nunca. Podría pensarse que la es

proporcional a AB. Sin embargo esto no es cierto en general puesto

que lo dicho sólo es válido para un subsuelo homogéneo.

Durante mucho tiempo, en prospección geoeléctrica en corriente

continua, la profundidad de investigación ha sido considerada

sinónimo de la profundidad de penetración de la corriente. Sin

embargo, el efecto de una capa en los potenciales o campos

observados en superficie no depende únicamente de la densidad de

corriente que la atraviesa. Roy y Apparao (1971) definen la

profundidad de investigación característica como la profundidad a la

que una capa delgada deterreno (paralela a la superficie) contribuye

con participación máxima a la señal total medida en la superficie del

terreno. Los autores indican que la profundidad de investigación viene

determinada por la posición de los electrodos inyectores y detectores,y no sólo por la penetración o distribución de la corriente. Esto queda

claro con un ejemplo: si se intercambian entre sí las posiciones de los

electrodos de potencial con los de corriente, la distribución de las

líneas de corriente cambia. Sin embargo, en virtud del principio de

reciprocidad visto anteriormente, la resistividad aparente y por tanto

la profundidad de investigación no cambia. Definiendo L como la

distancia entre los dos electrodos extremos (sin considerar los situados

en el infinito), los mismos autores determinan la profundidad de

investigación de diversos dispositivos electródicos en un suelohomogéneo, siendo para el dispositivo polo-polo de 0,35L, para

Schlumberger de 0,125L y para Wenner de 0,11L. Edwards (1977)

sugiere que un valor más útil puede ser la profundidad a la cual la

mitad de la señal medida en la superficie es debida a la porción de

suelo superior a esa profundidad y la otra mitad de la señal a la


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porción de suelo inferior. Barker (1989) la define como la efectiva, y

muestra con ejemplos la mayor utilidad de ésta sobre la utilizada por

Roy y Apparao (1971). Las profundidades de investigación efectiva

para los dispositivos Wenner, Schlumberger y doble dipolo son

respectivamente de 0,17L, 0,19L y 0,25L (para este último laprofundidad de investigación característica es de 0,195L), es decir

ligeramente mayores que utilizando la definición

DefiniciónSe denomina Sondeo Eléctrico a una serie de determinaciones de la

resistividad aparente efectuadas con el mismo tipo de dispositivo y

separación creciente entre los electrodos de emisión y recepción. Si eldispositivo es simétrico y permanecen fijos el centro y el azimut, se

denomina Sondeo Eléctrico Vertical (SEV).

Para la obtención de los valores de resistividad aparente, en el lugar

de medición se colocan en el suelo cuatro electrodos de contacto (A,

M, N y B) correspondiendo A y B al circuito de energización (o de

corriente), M y N al de recepción (o de potencial), los que se disponen

de acuerdo a una de las dos modalidades existentes, denominadas

de Schlumberger y de Wenner, vistas en el capítulo anterior. En amboscasos, las determinaciones se hacen ampliando en pasos sucesivos la

distancia entre A y B hasta llegar al valor final requerido.

Con el dispositivo Schlumberger los valores de resistividad aparente

(ρa, en Ω.m) se calculan habitualmente mediante la fórmula 45 o la

siguiente:

En la que ∆V es la diferencia de potencial entre los electrodos M y N,

en mV, cuando por el circuito de emisión circula una corriente I, en

mA. En las mediciones de campo habitualmente se utiliza una planilla

que contiene una tabla parecida a la Tabla 1 y un gráfico

bilogarítmico donde se van representando, mediante puntos, los

valores de ρa (en Ω.m) en función de AB/2.


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Con el dispositivo Wenner los valores de resistividad aparente (ρa, enΩ.m) se calculan mediante la fórmula:

en la que ∆V , I y ρa tienen los mismos significados anteriores. La tabla

empleada será del tipo de la Tabla 2 y el gráfico bilogarítmico similar

al de la figura


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Como se observa en los ejemplos anteriores, lo habitual es que la serie

de valores de los espaciamientos electródicos para los que se

efectúan de mediciones de la resistividad aparente sea lo más

aproximado a una serie geométrica, de modo que su representación

sea equidistante en la escala logarítmica empleada. En los ejemplos,

la representación implica diez puntos por ciclo logarítmico, en cuyo

caso corresponde una razón geométrica igual a 10(1/10) = 1.26.

La finalidad de un SEV es averiguar, partiendo de la curva de

resistividad aparente de campo, la distribución vertical de la

resistividad bajo el punto sondeado, problema harto complicado, por

lo que es inevitable recurrir a los modelos simples, de relativamentefácil manejo matemático.

Entonces, lo que se busca en la generalidad de los casos, es encontrar

un modelo de capas horizontales y paralelas coherente con la curva

de campo y con los presupuestos geológicos. Es decir, resolver el

problema inverso. Lo que en la mayor parte de los procedimientos


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empleados requiere de la solución del problema directo, el que

mediante procedimientos matemáticos, permite calcular las curvas

de resistividad aparente (curva teórica) correspondientes a modelos

predeterminados de capas horizontales y paralelas, homogéneas e

isótropas.Un modelo de tales características, constituye lo que se denomina

habitualmente como corte geoeléctrico, sobre cuya notación y

nomenclatura trata el punto siguiente. Varios cortes geoeléctricos

alineados según un perfil puede correlacionarse para obtener una

sección geoeléctrica.

La finalidad del SEV es averiguar la distribución vertical de

resistividades de las diferentes capas en el subsuelo bajo el punto

investigadoEste método consiste en la emisión de corriente eléctrica continua enel terreno y en la medición de la diferencia de potencial existente endos puntos fijos, según el sistema geométrico de 4 electrodosesquematizados en la siguiente figura.

Los dos electrodos externos A y B transmiten corriente eléctricacontinua al terreno, generada con una serie de baterías a seco o conalguna fuente alternativa.

Los dos electrodos centrales M y N miden la diferencia de potencialinducida en el suelo por el pasaje de la corriente eléctrica entre A y B.

La medición de la intensidad de corriente (I) se efectúa mediante unmiliamperímetro, mientras que la medición de la diferencia depotencial ( D V) se mide con un milivoltímetro de precisión dotado deun circuito que anula los efectos de los potenciales espontáneosexistentes en los terrenos.

A partir de las mediciones realizadas se calcula la resistividad aparente( r a ) del terreno según la siguiente fórmula basada en la Ley de Ohm,donde S y L son factores que dependen de las característicasgeométricas del tendido eléctrico. S indica la distancia entre loselectrodos de corriente A y B, y L la distancia entre los electrodos demedición de diferencia de potencial M y N.


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Para extender las mediciones de resistividad a capas o estratos másprofundos sucesivamente se aumenta la distancia entre los electrodosde corriente A y B, permitiendo de tal manera a las líneas de corrientepenetrar a mayor profundidad en el terreno.

Posteriormente se construyen diagramas de resistividad aparente ( r a) en función de la semidistancia AB (AB /2).

Los valores de la distancia AB (medidos en metros), y los de resistividadaparente (medidos en ohm.m) son graficados sobre papelbilogarítmico.

A partir del diagrama de las curvas de resistividad aparente obtenidas,es posible calcular la resistividad real y la profundidad de los distintos

estratos con resistividades diferenciadas.

Las curvas, en principio, se interpretan según los métodos del puntoauxiliar y de la sobreposición de curvas teóricas patrones, ysucesivamente se procede al control automático mediantecomputadora con la utilización de un modelo matemático basado enel método de los filtros GHOSH.

Si el control automático (fitting) es positivo se procede al controlgeológico de la interpretación.

Finalmente se obtienen las interpretaciones definitivas de las distintascurvas que permiten elaborar cortes electroestratigráficos y mapas deresistividades.

El Sondeo Eléctrico Vertical intenta distinguir o conocer lasformaciones geológicas que se encuentran en profundidadesmediante algún parámetro físico este método es muy antiguo pero se

sigue utilizando debido a su sencillez y la relativa economía del equiponecesario. Su principal finalidad es averiguar la distribución vertical enprofundidad de las resistividades aparentes bajo el punto sondeado apartir de medidas de la diferencia de potencial en la superficie.

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Para estos estudios se apoya de dispositivos electroditos tales como losde Wenner y Schlumberger, este últimos es más utilizado debido a lasventajas que este presenta.

La profundidad de penetración de la corriente eléctrica depende dela separación de los electrodos inyectores AB. Si la distancia entre loselectrodos AB aumenta, la corriente circula a mayor profundidad perosu densidad disminuye. Por medio de este estudio se conoce la forma,la composición y las dimisiones de las estructuras que se encuentranen el subsuelo a partir de la superficie terrestre.

La profundidad de investigación ha sido considerada sinónimo de laprofundidad de penetración de la corriente, sin embargo, el efectode una capa en los potenciales o campos observados en superficie

no dependen únicamente de la densidad de corriente que laatraviesa.

Las aplicaciones más comunes de estos estudios son:

Estudios para la localización de aguas subterráneas.

Investigaciones tectónicas para la búsqueda de petróleo. Estudios para investigaciones geológicas. Estudios para la localización y cubicación aproximada

de materiales de construcción. Estudios de cimentación para ingeniería civil. Localización de diversos materiales minerales.

El Sondeo Eléctrico Vertical es una herramienta ampliamente utilizadapor su sencillez y la relativa economía del equipo necesario.El objetivo de este estudio es delimitar capas del subsuelo obteniendosus espesores y resistividades; y finalmente tratar de identificar el tipode roca de acuerdo con su resistividad.

Un SEV puede realizarse sobre cualquier combinación de formacionesgeológicas, pero para que la curva de resistividad aparente seainterpretable, el subsuelo debe estar representado por capashorizontales y homogéneas. En muchos casos la realidad se acerca losuficiente a esta restricción teórica como para que los resultados seanaprovechables; en otros casos el procedimiento no es aplicable.

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El agua pura es muy poco conductora a causa de su muy reducidadisociación. La resistividad del agua destilada es de unos 105 Wm porlo que puede considerarse como aislante. Las aguas que seencuentran en la naturaleza presentan, sin embargo, conductividadapreciable, pues siempre tienen disuelta alguna sal, generalmenteNaCl. Así las aguas de lagos y arroyos de alta montaña varían entre103 Wm y 3´103 Wm, las aguas subterráneas tienen resistividades de 1a 20 Wm, y las aguas marinas tienen una resistividad de unos 0,2 Wm.

Si la resistividad de las rocas dependiese únicamente de los mineralesconstituyentes, habrían de considerarse como aislantes en la inmensamayoría de los casos, puesto que el cuarzo, los silicatos, la calcita, lassales, etc., lo son prácticamente.

Sólo en el caso de que la roca contuviese mineralessemiconductores en cantidad apreciable, podría considerarse comoconductora, es decir, sólo lo serían las menas metálicas.Afortunadamente, todas las rocas tienen poros en proporción mayoro menor, los cuales suelen estar ocupados total o parcialmente porelectrolitos, de lo que resulta que, en conjunto, las rocas se comportancomo conductores iónicos, de resistividad muy variable según loscasos. La resistividad de las rocas puede variar en margen amplísimoen función del contenido en agua, de la salinidad de ésta y del modode distribución de los poros. La Figura 2.1 presenta un gráfico de los

márgenes de variación más comunes en algunas rocas y minerales.

La fisuración, impregnación en agua salada, etc., pueden extenderestos límites.

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Las investigaciones del subsuelo pueden realizarse en dos direccionesla primera en sentido horizontal que recibe el nombre de calicatas operfil resistivo en el que el factor K permanece constante para unaserie de medidas. La segunda, es en sentido vertical el cual recibe elnombre de Sondeo Eléctrico Vertical (SEV) definiéndose como unaserie de determinaciones de resistividad aparente, las dos estudios sonefectuados con el mismo dispositivo, y el segundosu procedimiento de ejecución consiste en aumentarprogresivamente la distancia entre los electrodos manteniendo unpunto fijo central.

A continuación se describen dos métodos de ejecución:

Sondeo Wenner

Dado que el dispositivo Wenner AMNB con separacióninterelectródica a, el sondeo consiste en aumentar progresivamenteel valor de a manteniendo un punto central fijo P. Para larepresentación de datos se muestran en ordenadas el valor de laresistividad aparente medida ?a, en ohms y en las abscisas en valorde a en metros de cada paso o punto.

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Sondeo Schlumberger.

Dado el dispositivo Schlumberger AMNB con AB>>MN, el sondeoconsiste en separar progresivamente los electrodos inyectores A y Bdejando los electrodos detectores M y N fijos en torno a un puntocentral fijo P.(Figura 2.10). La representación de estesondeo muestra en ordenadas ra (W·m) y en abscisas la distanciaAB/2 (m). En este sondeo el efecto de las heterogeneidadesirrelevantes es menor pues sólo se mueven el par de electrodosinyectores A y B.

Sondeo dipolar

Dado el dispositivo doble dipolo ABMN, el sondeo consiste en laseparación creciente de los centros de los dipolos respecto a un puntofijo origen P (Figura 2.11). La representación de este sondeo muestraen ordenadas ra (W·m) y en abscisas la separación de los centros delos dipolos en metros.

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Efectos laterales en el SEV y ambigüedades en su interpretación

Si el dispositivo electródico está próximo a un contacto vertical, laslíneas de corriente serán distorsionadas por lo que DVMN se veráafectado por el otro medio, tanto más cuanto mayor sea laseparación de los electrodos AB. Por lo tanto, la medida de laresistividad aparente en un SEV está influida por la distribución deresistividades en un cierto volumen de terreno. Esto implica que paradistancias AB grandes no se sabrá si la resistividad aparente es debida

a cambios de estructuras en la profundidad o a las heterogeneidadeslaterales por contraste de resistividades (Orellana, 1982).

Puede ocurrir que las curvas de resistividad aparente para dos casosdiferentes de SEV sean idénticas si la relación entre profundidad a laque se encuentra un estrato y su resistividad permanece constante, loque provoca una ambigüedad en la deducción del grosor de la capay su resistividad.

Aplicaciones

El SEV es aplicable cuando el objetivo tiene una posición horizontal yuna extensión mayor que su profundidad. Tal es el caso del estudio decapas tectónicas, hidrológicas, etc. También es adecuado paratrabajar a poca profundidad sobre topografías suaves comocomplemento de las calicatas eléctricas, con el objetivo de decidir la

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profundidad a la cual realizar el perfil de resistividades, como ocurrepor ejemplo en Arqueología. El SEV no es adecuado para contactosverticales, fallas, diques, etc.

Calicatas eléctricas

La finalidad de las calicatas eléctricas (CE) es obtener un perfil de lasvariaciones laterales de resistividad del subsuelo fijada unaprofundidad de investigación. Esto lo hace adecuado para ladetección de contactos verticales, cuerpos y estructuras que sepresentan como heterogeneidades laterales de resistividad. Orellana(1982) resalta que la zona explorada en el calicateo eléctrico se

extiende desde la superficie hasta una profundidad más o menosconstante, que es función tanto de la separación entre electrodoscomo de la distribución de resistividades bajo ellos.Experimentalmente, la CE consiste en trasladar los cuatro electrodosdel dispositivo a lo largo de un recorrido, manteniendo su separación,obteniéndose un perfil de resistividades aparentes a lo largo de aquél.

Profundidad de los SEV, esto es en relación al medio y al área del quese dispone ya que entre mas área se tenga la profundidad del estudioes mucho mayor.

La resistividad de los suelos tiene un margen de variación muy amplio.Incluso un mismo suelo puede presentar diferentes resistividades conel tiempo dependiendo de factores como la temperatura o lahumedad, siendo éste el más determinante. Por lo tanto es difícilestimar la composición del subsuelo solamente a partir de la medidade resistividad.

La medida de la resistividad aparente se realiza normalmentemediante cuatro electrodos, dos para inyectar la corriente y otros dospara medir la diferencia de potencial. Los dispositivos lineales másutilizados son: Wenner, Schlumberger, doble dipolo, polo-dipolo y polo-polo.

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Calicata Wenner

Partiendo de sus respectivos dispositivos base, esta calicata consisteen desplazar los cuatro electrodos AMNB a la vez manteniendo susseparaciones interelectródicas a lo largo de un recorrido (Figura 2.12).Se representa la distancia del origen, O, al centro de los electrodos MNen abscisas y en ordenadas el valor de ra (Wm) para cada distancia

x.

Calicata Schlumberger.

En este tipo de calicata podemos citar dos variantes. La primera seríasimilar a la calicata Wenner, desplazando lateralmente los cuatroselectrodos del dispositivo Schlumberger a la vez. La segunda consisteen desplazar los electrodos detectores M y N entre A y B, los cualesestán fijos y a una gran distancia de los electrodos detectores (Figura

2.13). La profundidad de penetración de la medida no es constantepuesto que no es una verdadera calicata, siendo máxima cuando loselectrodos MN se hallan en el centro del segmento AB.


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Calicata polo-dipolo

La calicata polo-dipolo consiste en desplazar los tres electrodos AMNa la vez, manteniendo sus separaciones interelectródicas, a lo largode un recorrido. Se representa la distancia de un origen escogido al

centro de los electrodos MN en abscisas y el valor de la resistividadaparente medida (W·m) para cada distancia x en ordenadas. En lacalicata polo-polo se desplazan los electrodos AM y la resistividadaparente se representa respecto al punto medio entre A y M.

Calicata dipolar.

Esta calicata basada en el dispositivo dipolar consiste en desplazar loscuatro electrodos ABMN a la vez, manteniendo sus separacionesinterelectródicas, a lo largo de un recorrido (Figura 2.15). Se representala distancia del origen, O, al punto medio entre los dos dipolos enabscisas y en ordenadas el valor de la resistividad aparente medida(W·m) para cada distancia x (m


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Cada tipo de calicata responde a las heterogeneidades laterales condiferente resolución e intensidad de cambio, por lo que a la hora deinterpretar las curvas de resistividad aparente hay que tener en cuentael dispositivo electródico utilizado

Las prospecciones geoeléctricas se dividen normalmente en dos tipos:SEV y CE. El SEV tiene como objetivo determinar la variación de laresistividad con la profundidad, lo que es adecuado, por ejemplo, enla determinación de las diferentes capas o estratos de un suelo. La CEtrata de determinar la variación de la resistividad a una profundidaddeterminada y se utiliza por ejemplo en prospecciones arqueológicas.

Cuando se pretende obtener imágenes en dos o tres dimensiones dela distribución de resistividad del subsuelo es más adecuado utilizar

una combinación de calicatas y SEV. Se proponen configuracionesmultielectródicas basadas en dispositivos clásicos. Con 16 electrodosel número máximo de medidas independientes es de 104. El númerode medidas se puede incrementar desplazando la agrupación deelectrodos perpendicularmente. Para acelerar el proceso de medidase utiliza un sistema de medida automático (Alberto, 1997) quepermite cualquier combinación de electrodos inyectores y detectores.Debido a las reducidas dimensiones de la cubeta utilizada pararealizar medidas en el laboratorio, sólo es posible implementar lasconfiguraciones Schlumberger y doble dipolo. Esta última necesita un

gran margen dinámico en el detector.

Equipo necesario y material empleado

Para la realización de un SEV, sin exigir una gran exactitud, bastaríacon disponer de un voltímetro, un miliamperímetro, cuatro barrenasmetálicas (como electrodos), una batería de pilas secas y cable enlongitud suficiente. El miliamperímetro debe ser capaz de medirintensidades de unos 100m*A a fondo de escala y debe tener Shunts

para poder ampliar el margen de medida.

Las pilas deben conectarse en serie para obtener la tensión de trabajonecesaria. El circuito lo completa un reóstato que permite disponer dedistintas salidas de corriente.

http://www.monografias.com/trabajos3/color/color.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/administ-procesos/administ-procesos.shtml#PROCEhttp://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/informe-laboratorio/informe-laboratorio.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/informe-laboratorio/informe-laboratorio.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/administ-procesos/administ-procesos.shtml#PROCEhttp://www.monografias.com/trabajos3/color/color.shtml


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Hay que tener cuidado al tomar las lecturas en el voltimetro, de habercorregido el potencial espontaneo, llamado asi al debido a corrienteseléctricas naturales. Hay instrumentos que llevan un dispositivoincorporado para la compensación de estos potenciales.

Se pueden corregir las lecturas, midiendo el potencial espontaneo envoltímetro, cuando no está conectada la batería, y posteriormenterestando esta cantidad a las medidas realizadas, o bien con uncircuito auxiliar incorporado en el instrumento, del que se toma latensión igual y opuesta al potencial espontaneo.De esta forma se lleva el voltímetro a cero.

Medición de campo

Para la realización de un SEV normal (distancia entre A y B de 250 a2.500 m) se requiere de un operador y 3 a 4 ayudantes para mover loselectrodos. Pueden efectuarse entre 3 y 6 por día, en función de lalongitud final, la distancia entre uno y otro y las característicastopográficas.

Luego de establecer la ubicación del sondeo, la dirección de sus alase instalar el instrumental de medición en el centro, se colocan los 4electrodos (A M N B) de acuerdo al dispositivo a utilizar (figura 13). Se

compensa el potencial natural del terreno y se lo energiza con unacorriente continua de intensidad I en mA (electrodos AB) y se lee ladiferencia de potencial V en mV (electrodos MN). Los valores sevuelcan en una tabla y se calcula la resistividad aparente (a en .m)


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Si el dispositivo es Schlumberger, los valores a se calculan mediante laecuación:

En la tabla III se representan las variables requeridas para el cálculo dea y en la figura 14 la variación de la misma en función de AB/2, enrelación logarítmica.

Se puede agregar una primer columna para enumerar las estacionesde la lectura efectuada; en primera el parámetro del dispositivo en


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metros (0A=L); en la segunda la distancia entre los electrodos demedida MN; en la tercer la intensidad de corriente leída enamperímetro; en la cuarta la escala empleada en la lectura delvoltímetro; en la quinta el valor de la diferencia de potencial ∆ enmilivoltios; y en la sexta el valor del cociente ∆/. Posteriormente seprocederá a la representación gráfica de los resultados obtenidos.

La finalidad del SEV es establecer la distribución vertical de laresistividad específica o real e por debajo del sondeo, tomando comobase la curva de resistividad aparente (CRA).

Esto no resulta sencillo pues la profundidad de investigación no es iguala AB/2 (Schlumberger) ni al parámetro a (Wenner), debido a que

depende de la geometría de estos dispositivos y de los cambios deresistividades en el subsuelo. Con el objeto de disponer de órdenes demagnitud de los volúmenes involucrados, puede decirse que la mayorparte de la corriente inyectada queda dentro de un paralelepípedogeológico de un ancho AB/2, de un largo 3AB/2 y de un espesor AB/4

A continuación se representa la distribución de la corriente en elsubsuelo, para una separación inicial A1B1 de corta distancia, lo quehace que esta circule sólo por la capa de resistividad 1 y espesor h. Enesta condición la resistividad aparente a es igual a la resistividadespecífica e. Al incrementar la distancia de los electrodos de corrientea A2 B2, ésta va a circular por las capas de resistividades 1 y 2, por lo


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que en el valor de 2 también incidirá 1 y por ende la resistividadaparente de 2 será distinta de su resistividad específica.

En el sector inferior de la figura se representa en relación logarítmicaen el eje de las y a la resistividad aparente y en el de las x a AB/2,apreciándose una disminución de la resistividad en profundidad, porlo que 1 > 2, con valores que se obtienen a partir de las líneasasintóticas a las formas curvas.

Se representa la configuración del subsuelo para 2 capas resistivas, enel caso de a y de 3, en el caso de b. En las mismas pueden observarseculminaciones (1, 3) y depresiones (2), también denominadas mesetas,que corresponden a las resistividades aparentes y ramas inclinadasdescendentes (3, 4) y ascendente (5), que unen a las mesetas. Lasramas descendentes indican una disminución de la resistividad en

profundidad y las ascendentes un aumento.


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Interpretación de SEV

El objetivo de la prospección geoeléctrica es establecer laconformación del subsuelo mediante la ubicación espacial de las

capas resistivas (perfil geoeléctrico) para posteriormente transformarel perfil geoeléctrico en otro, que represente los caracteres geológicossubterráneos (perfil geológico). Para identificar las profundidades delas capas con diferentes resistividades, deben compararse las curvasobtenidas en el campo con otras confeccionadas en gabinete que sedenominan curvas teóricas, mediante un procedimiento similar al quese empleó para calcular los parámetros hidráulicos de los acuíferos porensayos de bombeo (punto 10 del programa). La comparación entrecurvas de campo y teóricas puede realizarse en forma manual,cuando las capas involucradas son 2 o 3.


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El procedimiento manual se complica cuando la cantidad de capas

involucradas es 4 o más, pero esta limitación puede mejorarse

sensiblemente mediante el uso de programas cibernéticos preparados

para las computadoras personales a partir de 1970. Los software

actuales realizan una rápida comparación de las curvas de campo

con las teóricas y por ende también permiten una rápida solución del

problema. Entre estos, los empleados con más frecuencia son los

desarrollados por Johansen (1975) que requiere de un cortegeoeléctrico inicial aproximado y Zodhy (1989). Este último es el más

utilizado en la actualidad y se basa en la interpretación automática

de los SEV (Schlumberger o Wenner), mediante un método iterativo

para ajustar las resistividades aparentes y los espaciamientos

electródicos, a las resistividades específicas o reales y a las

profundidades de las capas involucradas.


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Resumen

La resistividad de los suelos tiene un margen de variación muy amplio.

Incluso un mismo suelo puede presentar diferentes resistividades con

el tiempo dependiendo de factores como la temperatura o la

humedad, siendo éste el más determinante. Por lo tanto es difícil

estimar la composición del subsuelo solamente a partir de la medida

de resistividad.

La medida de la resistividad aparente se realiza normalmente

mediante cuatro electrodos, dos para inyectar la corriente y otros dos

para medir la diferencia de potencial. Los dispositivos lineales más

utilizados son: Wenner, Schlumberger, doble dipolo, polo-dipolo y polo-

polo.

Las prospecciones geoeléctricas se dividen normalmente en dos tipos:

SEV y CE. El SEV tiene como objetivo determinar la variación de la

resistividad con la profundidad, lo que es adecuado, por ejemplo, en

la determinación de las diferentes capas o estratos de un suelo. La CE

trata de determinar la variación de la resistividad a una profundidad

determinada.

Cuando se pretende obtener imágenes en dos o tres dimensiones de

la distribución de resistividad del subsuelo es más adecuado utilizaruna combinación de calicatas y SEV. Se proponen configuraciones

multielectródicas basadas en dispositivos clásicos. Con 16 electrodos

el número máximo de medidas independientes es de 104. El número

de medidas se puede incrementar desplazando la agrupación de

electrodos perpendicularmente. Para acelerar el proceso de medida

se utiliza un sistema de medida automático (Alberto, 1997) que

permite cualquier combinación de electrodos inyectores y detectores.

Debido a las reducidas dimensiones de la cubeta utilizada para

realizar medidas en el laboratorio, sólo es posible implementar las

configuraciones Schlumberger y doble dipolo. Esta última necesita un

gran margen dinámico en el detector.


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Conclusiones Algunos métodos geofísicos de prospección resultan de gran

utilidad para descifrar el comportamiento del agua

subterránea. Entre estos, los de uso más generalizados son los

eléctricos o geoeléctricos y en particular los sondeos eléctricosverticales (SEV) y las calicatas eléctricas (CE). En los últimos

tiempos se ha incorporado el método de la imagen o

tomografía eléctrica, que emplea 20 o más electrodos, unidos

con un cable “inteligente”, que permite, a través de un

software, modificar la disposición y el distanciamiento entre

electrodos, sin necesidad de moverlos. Esto permite la medición

de una cantidad mucho mayor de resistividades por unidad de

tiempo, que los logrados con los SEV. Los métodos basados en

el potencial espontáneo (PE) y en la polarización inducida (PI)

poseen menor definición hidrogeológica y su mayor utilidad se

da en la exploración de yacimientos metalíferos.

Cualquiera sea el método geofísico de prospección empleado,

para que brinde buena definición y resultados interpretables,

debe existir un buen contraste en la propiedad del subsuelo

investigada (resistividad, elasticidad, magnetismo, densidad).

El conocimiento previo sobre el comportamiento geológico ehidrogeológico del subsuelo, aunque sea de carácter preliminar

a través de un modelo de tipo conceptual, constituye un

elemento fundamental para comprender con mayor precisión

los resultados derivados del empleo de métodos geofísicos de

exploración. En el caso particular de los métodos geoeléctricos,

los SEV brindan buena definición cuando existen contrastes

apreciables de la resistividad en profundidad.

Fuentes consultadas: http://tierra.rediris.es/hidrored/ebooks/miguel/ProspeccGeoelec.pdf http://petrus.upc.es/wwwdib/tesis/mgasulla/Cap2.pdf http://tierra.rediris.es/hidrored/ebooks/miguel/ProspeccGeoelec.pdf http://petrus.upc.es/wwwdib/tesis/mgasulla/Cap2.pdf Libro Tratado de Geofísica Aplicada. Cantos Figuerola.
http://l.facebook.com/l.php?u=http%3A%2F%2Ftierra.rediris.es%2Fhidrored%2Febooks%2Fmiguel%2FProspeccGeoelec.pdf&h=TAQF03N0Qhttp://l.facebook.com/l.php?u=http%3A%2F%2Fpetrus.upc.es%2Fwwwdib%2Ftesis%2Fmgasulla%2FCap2.pdf&h=TAQF03N0Qhttp://l.facebook.com/l.php?u=http%3A%2F%2Ftierra.rediris.es%2Fhidrored%2Febooks%2Fmiguel%2FProspeccGeoelec.pdf&h=TAQF03N0Qhttp://l.facebook.com/l.php?u=http%3A%2F%2Fpetrus.upc.es%2Fwwwdib%2Ftesis%2Fmgasulla%2FCap2.pdf&h=TAQF03N0Qhttp://l.facebook.com/l.php?u=http%3A%2F%2Fpetrus.upc.es%2Fwwwdib%2Ftesis%2Fmgasulla%2FCap2.pdf&h=TAQF03N0Qhttp://l.facebook.com/l.php?u=http%3A%2F%2Ftierra.rediris.es%2Fhidrored%2Febooks%2Fmiguel%2FProspeccGeoelec.pdf&h=TAQF03N0Qhttp://l.facebook.com/l.php?u=http%3A%2F%2Fpetrus.upc.es%2Fwwwdib%2Ftesis%2Fmgasulla%2FCap2.pdf&h=TAQF03N0Qhttp://l.facebook.com/l.php?u=http%3A%2F%2Ftierra.rediris.es%2Fhidrored%2Febooks%2Fmiguel%2FProspeccGeoelec.pdf&h=TAQF03N0Q

Tema 1. Sondeo Eléctrico Vertical

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