TOMOGRAFÍA GEOELÉCTRICA Y

MÉTODO DOWN HOLE CARACTERIZACIÓN DEL SUB-SUELO

LA RESISTIVIDAD Mide la dificultad que encuentra la corriente al pasar a través de un material

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. La resistividad del terreno depende principalmente de la composición mineralógica, el contenido de agua, el porcentaje de saturación y la porosidad.

La unidad de resistividad en el Sistema Internacional es el ohm por metro (Wm)

TOMOGRAFÍA GEOELECTRICA Los métodos geofísicos miden propiedades de estructuras del subsuelo. En la ingeniería civil la prospección geoeléctrica permite conocer las dimensiones y profundidades de estructuras o cuerpos en el subsuelo a partir de los valores de resistividad obtenidos en campo mediante técnicas y arreglos geométricos de electrodos.

Los datos geoeléctricos tratados con métodos modernos y haciendo uso de herramientas matemáticas y computacionales, permiten la obtención de una imagen o cartografía de la resistividad del subsuelo.

METODOLOGÍA

Para de deducir la naturaleza del entorno esta orientado a resolver dos problemas:

•Problema Directo

•Problema Inverso

Problema Directo

Obtener el potencial en la superficie y por ende la propiedad buscada, la resistividad del suelo. Se esta obteniendo el efecto que

ejercería un cuerpo de forma, dimensiones y propiedades específicas sobre un sensor instalado en la superficie del terreno. En el caso eléctrico se debe determinar que tipo de arreglo electródico

es el más adecuado para poder detectar una falla vertical o una cavidad hueca.

METODOLOGÍAProblema Inverso

Es más difícil de resolver que su problema directo, la información a extraer es la resistividad y los datos son las tensiones medidas en superficie. El problema inverso obtiene la distribución de conductividades en el subsuelo. Se resuelve mediante métodos iterativos.

El problema de la tomografía geoeléctrica consiste en la obtención de imágenes de la distribución de conductividades en el subsuelo. Para ello éste se divide en celdas, se discretiza la sección transversal a la superficie que se localiza debajo del arreglo de electrodos en celdas cúbicas o bloques. El objetivo concreto es obtener la resistividad de cada bloque rectángular.

METODOLOGÍA

El principio fundamental de la medida de resistividad del suelo consiste en inyectar una corriente continua entre el par de electrodos AB midiéndose la tensión entre el par de electrodos MN.

AM,AN,BM,BN=Distancia entre los electrodos

CONFIGURACIONES DISPOSITIVOS LINEALES

Configuración de Schlumberger

Configuración de Wenner

CONFIGURACIONES

DISPOSITIVOS DIPOLARES

MÉTODOS

•SONDEO ELECTRICO VERTICAL (SEV)

Se usan las configuraciones lineales y la separación es creciente entre los electrodos.

Esta en función de la profundidad

•CALICATAS ELÉCTRICAS (CE)

Determina variaciones laterales de la resistividad, manteniendo el distanciamiento constante de los electrodos (Configuraciones lineales). Se translada todo el dispositivo para tener un alcance vertical constante. Permite detectar cambios en las facies litológicas o disposición estratigráfica por fracturación geológica

EQUIPO

EMISIÓN

•Fuente de Energía: Batería usualmente de 12 voltios en serie con un convertidor de 250 W de potencia

•Amperímetro: Medir la intensidad. Permite registrar hasta 10 A. Precisión del 1%. Resolución de 0,1mA

•Puntos A – B: Clavos metálicos de 0,5 a 1m de largo y 20 mm de diámetro

•Cables de transmisión: Sección 1 mm2, carrete de 500 m de capacidad

EQUIPO

RECEPCIÓN

•Mili voltímetro electrónico alta impedancia

•Dos electrodos para la medición de potencial (M-N): Impolarizados, constituidos por vasos con fondo poroso que contienen una solución saturada de sulfato de cobre, en los que se sumerge una varilla de cobre que está conectada al cable de medición del circuito.

CARACTERIZACIÓN DEL SUBSUELO

Roca Sedimentaria

Las rocas sedimentarias comúnmente son mas porosas y tienen un alto contenido de agua, lo que normalmente hace disminuir los valores de resistividad.

Material Resistividad (Ohm x m)

Arenisca [ 8-4000]Esquisto [ 20-2000 ]Limolita [ 50-4000 ]Suelos y Agua  Arcilla [ 1-100 ]

CARACTERIZACIÓN DEL SUBSUELO Rocas ígneas y Metamórficas

Las rocas ígneas y metamórficas típicamente tienen altos valores de resistividad. La resistividad de estas rocas depende mucho del grado de fracturación que posee, y del porcentaje de agua que rellena las fracturas del terreno.

Material Resistividad (Ohm x m)

Granito [5000 -1’000 000]

Basalto [1000 – 1’000 000]

Pizarra [6000 – 4’000 000]

Mármol [100 – 250’ 000 000]

Cuarcita [100 – 200’ 000 000]

CARACTERIZACIÓN DEL SUBSUELO

VENTAJAS

•Al ser un equipo cuyo funcionamiento se da desde la superficie (método prospectivo geo eléctrico no destructivo), la información que proporciona es significativa, debido a que la resistividad es de las propiedades con mayores rangos de variación y permite ver los resultados casi en tiempo real

•Se puede reducir drásticamente los sondeos y catas. Los recursos no se destinan al conocimiento de las características de las formaciones sino a la comprobación de las interpretaciones

•Hoy día se emplean 20 o más electrodos unidos por un cable inteligente que a través de un software modifica la disposición y distanciamiento sin la necesidad de moverlos

DESVENTAJAS•La resolución disminuye con la profundidad (a mayor separación mayor profundidad, además a menor separación mayor resolución). Además la interpolación hace que existan amplios gradientes de transición (No capta cambios netos por lo que no es posible delimitar con efectividad), como consecuencia contrario a la creencia general, no es posible delimitar el nivel freático debido a la variación del contenido de agua en zonas subsaturadas

•Se requiere personal altamente calificado con conceptos físicos y matemáticos

•La profundidad no se sabe con certeza, se hacen suposiciones al respecto. Ejemplo en el dispositivo SCHLUMBERGER la mayor parte de la corriente inyectada queda dentro de un paralelepípedo geológico

DESVENTAJAS• Para realizar la interpretación de los resultados, se requiere un conocimiento a priori del lugar de estudio, esto permite determinar los rangos de resistividad a que tipo de materiales corresponde

•Su mayor limitación, es que en el campo la interpretación se complica a medida que el medio natural se aparta de los requisitos teóricos homogeneidad e isotropía (líneas de corriente y superficies equipotenciales no son regulares y rectas)

•Cuando se trata de estudios sobre estructuras complejas, la densidad de medidas es un factor primordial, especialmente cuando existe ruido (distorsión que la no homogeneidad en la geología de pequeña escala originan en la medición de un perfil), ya que una malla de medidas demasiado dispersa podría dejar pasar por alto rasgos del subsuelo verdaderamente importantes o podría generar falsas estructuras

BIBLIOGRAFÍA

•Evaluación de problemas medioambientales mediante tomografía eléctrica. Enrique ARACIL ÁVILA (*) Unai MARURI BROUARD (*) Javier VALLÉS IRISO (*) Pedro MARTÍNEZ PAGÁN (**) José Ángel PORRES BENITO. ANÁLISIS Y GESTIÓN DEL SUBSUELO, S.L. (**) U. P. DE CARTAGENA. (***) UNIVERSIDAD DE BURGOS.

•Tomografía Geoeléctrica: Desarrollo para la caracterización de acuíferos. INSTITUTO GEOLÓGICO MINERO DE ESPAÑA. 2005

•Métodos Geoeléctricos para la Prospección de Agua Subterránea. Dr Geól. Miguel AUGE. UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES. 2008

•Aplicaciones de la tomografía geoeléctrica 2-d al estudio del subsuelo. Javier S. SALGADO PAREJA, Enrique CONTRERAS GONZÁLEZ, Miguel de la O VIZCARRA. TEMAS DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA. 2002