Metodo Del Potencial Espontaneo

METODO DEL POTENCIAL ESPONTANEO Métodos Eléctricos I Camacho Estrada Aldo Camacho Mar Delgado Elvia Adriana Rivera Hernández Zuleyma Aideth Rodríguez Santander Amauri Alexis Sánchez Morales Cristhian Alberto Gómez Flores Marco Uriel Mellado Ruíz Marco Antonio Bautista Ramírez Xochitl Hernández Castillo Mariel del Roció Molar Álvarez Armando Mellado Escamilla Martha

CATEDRÁTICO: Miguel Martínez Flores HORARIO:14:00

– 15:00

Cd. Madero, Tamps.

Métodos Eléctricos I

MÉTODO DEL POTENCIAL ESPONTANEO

SP (Self Potencial= Potencial Espontaneo) es un tipo de registro geofísico y también seusa como sondeo eléctrico vertical. Se mide el voltaje (o potencial eléctrico) entre dos puntos.Es la medida de la diferencia de potencial entre un electrodo fijo y otro móvil, sin fuenteemisora. Esta diferencia de potencial se debe entre otras causas, a procesos deoxidación-reducción en presencia de agua. Las anomalías son negativas. Solo tendremosinformación de las capas que estén por encima del nivel freático. Técnica consiste en medir la diferencia de los potenciales naturales utilizando, unvoltímetro y dos electrodos impolarizables clavados en el suelo unidos al voltímetro por un cable conductor. El método de potencial espontáneo es una técnica pasiva por medio de la cual se midenpotenciales eléctricos naturales de la tierra. Como estos conceptos sencillos indican, el potencial espontaneo es una técnica paramedir la diferencia de potencial eléctrico de la tierra por medio de electrodosimpolarizables (no polarizables) incrustados en el suelo o en fluidos conectados a unvoltímetro para visualizar los datos. Algunos de los potenciales espontáneos son hechos por perturbaciones en el ambientehechas por el hombre, tales como cables subterráneos, tuberías de drenaje o lugares dedepósito de aguas negras. El estudio del potencial espontaneo es importante en el ámbitode los problemas del medio ambiente. Otros mecanismos productores del potencialespontaneo son debido a acciones mecánicas o electroquímicas. En cada caso las aguassubterráneas juegan un papel importante como electrolito. El potencial espontáneo se reconoció por primera vez por ConradSchlumberger, Marcel Schlumberger, y EG Leonardon en 1931, y lo que publicó por primera vez fueron ejemplos de campos de petróleo de Rusia.El potencial espontáneo es un tipo de registro geofísico, también se usa comosondeo eléctrico vertical. Medición del potencial eléctrico del terreno. La circulación de agua subterráneagenera potenciales eléctricos detectables. ¿Cómo se origina? El potencial espontaneo se origina por casusa de: 1. Potencial de electro filtración, por el lodo en un medio poroso. 2. Potencial de membrana, en caso de arcillas o margas. 3. Potencial de difusión, debido a la existencia de diferentes concentraciones deelectrolito en el terreno. 4. Potencial electroquímico: la existencia de menas metálicas en el subsuelo

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Dentro de las actividades científicas en Geofísica, es necesario destacar los trabajos de prospección geoeléctrica del Teide para la elaboración de una Cartografía de anomalías de Potencial Espontáneo. El método del Potencial espontáneo (Self-potencial o Spontaneouspotential) es un método de prospección eléctrica que tuvo sus orígenes en la búsqueda de recursos minerales, si bien su uso se amplió al mundo de la ingeniería civil y medioambiental, resultando ser una herramienta eficaz en el análisis de problemas de filtración de aguas en el subsuelo. El método del Potencial espontáneo se basa en medir entre dos puntos del terreno, cual es la diferencia de potencial eléctrica generada de forma natural en el subsuelo. Por consiguiente, el objetivo de este método se reduce simplemente a detectar en nuestro registro de campo, las variaciones espaciales del potencial electro cinético. La medición del potencial espontáneo en una formación es clasificada como una medición de resistividad. El potencial espontáneo (SP) se desarrolla a causa de los contrastes de salinidad entre los fluidos y es útil determinando las resistividades de los fluidos en vez de las resistividades de la formación. Las resistividades de los fluidos son importantes en la determinación de la saturación de agua la cual es un factor clave en el análisis cuantitativo del contenido de hidrocarburos.

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Métodos para medir el potencial espontaneo y tecnologías aplicadas El potencial espontáneo es un voltaje de DC. (Corriente directa por sus siglas eninglés) es lo que genera el flujo de electricidad (el movimiento de electrones ocorriente eléctrica) a través de un material conductivo, en las actividades arealizarse en un equipo diseñado para medir los pequeños voltajes de DC y tener la capacidad de filtro de ruido de baja frecuencia se utilizan para medir el SP. Lassondas especializadas que se utilizan para conectar los instrumentos a lasuperficie de la tierra deben ser no polarizantes, de lo contrario se puede producir un "contacto" de voltaje a través de la acción electroquímica de la sonda en sí. Nopolarizar sondas utilizando una "olla porosa" que contiene la sal de metal (sulfatode cobre) se utilizan para la solución de superficie SP. En entornos de pozo, dematerial inerte, se utilizan electrodos metálicos. El potencial espontaneo es una técnica para medir la diferencia de potencial eléctrico de la tierra por medio de electrodos impolarizables (no polarizables) incrustados en el suelo o en fluidos conectados a un voltímetro para visualizar los datos. Algunos de los potenciales espontáneos son hechos por perturbaciones en el ambiente hechas por el hombre, tales como cables subterráneos, tuberías de drenaje o lugares de depósito de aguas negras. El estudio del potencial espontaneo es importante en el ámbito de los problemas del medio ambiente.Una forma de usar el potencial espontáneo es unir las curvas de resistividadeléctrica, y se comparan las dos. (O tres porque casi siempre se usan dos deresistividad y una de potencial espontáneo), y si la curva de potencial espontáneovaria al mismo tiempo que las curvas de resistividad se están separando esosignifica que en ese estrato se tiene alta porosidad y permeabilidad.

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TRABAJO DE CAMPO El trabajo de campo se reduce a la medición de las diferencias de potencial de una serie de estaciones respecto un punto de referencia, el que puede hacerse de dos maneras denominadas: Método de potenciales Método de gradientes Como se mide un campo natural, el método no requiere de circuito de energización, por lo que el instrumental necesario se reduce a: - un milivoltímetro (0 - 1999 mV) con distinción de polaridad y alta impedancia de entrada - dos electrodos impolarizables con mango, y un carrete con el cable necesario.

MÉTODO DE POTENCIALES Se disponen las estaciones en perfiles, cuando se trata de minerales semiconductores seprefiere que sean paralelos y separados entre 20 y 50 m con origen en un perfil perpendicular aellos. En mediciones en áreas geotermales los perfiles no necesariamente tienen que serparalelos y las distancias entre puntos sucesivos son mucho mayores que en el caso anterior.Uno de los electrodos (N) queda fijo en el origen de cada perfil (junto al instrumentode medida y al operador) mientras el segundo (M) es desplazado por un auxiliar a lasestaciones programadas, el operador anotará las diferencias de potencial (∆V) con su signo. Las mediciones deben ser hechas con el cuidado necesario para obtener datossignificativos y reproducibles. Las lecturas de potencial son afectadas por el contacto de loselectrodos con el suelo, por lo que la calidad de éstos debe ser controlada, manteniendo elcircuito de resistencia tan uniforme como sea posible de estación en estación. No obstante, aun en las mediciones de PE para detección de minerales semiconductores, es conveniente efectuar controles frecuentes de la polarización y deriva delos electrodos, así como monitorear los potenciales generados por las corrientes telúricas.

MÉTODO DE GRADIENTES En este caso, los valores del potencial en cada punto se calculan por la adición progresiva de lecturas de potencial entre estaciones. Es más lento que el anterior y requiere mediciones más cuidadosas (por el arrastre de errores), siendo preferible en zonas de grandes contrastes, por lo que es casi exclusivamente utilizado en la prospección de minerales semiconductores. Para su aplicación se estaquilla la zona en estaciones separadas 20-25m de modo que las mediciones se hagan en itinerarios cerrados (fig. 181) para tener un control de los errores y compensarlos. El valor deP tiene mayor significación porque es del mismo orden que las diferencias de potencial, pero en este caso es posible eliminarlo por inversión de los electrodos entre una estación y la siguiente.

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No obstante, como la polarización de un par de electrodos puede cambiar de magnitud y polaridad entre lectura y lectura, efectuar tales mediciones en circuitos cerrados no asegura un control absoluto sobre el posible error acumulativo, por lo que son igualmente aconsejables los controles frecuentes de la polarización de electrodos y de la deriva. Si las mediciones de campo se hacen cuidadosamente y los efectos de polarización, deriva, corrientes telúricas y transitorias son acotados, las mediciones de PE son reproducibles con ±5 mV (si se miden en los mismos lugares), igual sean efectuadas muchos años después

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REPRESENTACIÓN DE LAS OBSERVACIONES Los valores de potencial obtenidos en el campo, y eventualmente corregidos engabinete, se representan en forma de mapas de líneas equipotenciales (fig. 182), perfiles depotencial (fig. 183) y mapas de perfiles de potencial. La densidad o separación de las isolíneas depende de la intensidad del campoobservado, de modo que reflejen claramente las particularidades de la distribución delpotencial. En la confección de losperfiles de potencial, la escalahorizontal debe coincidir con ladel mapa del informe y la escalavertical elegirse acorde con los valores a representar conviene dibujarlos con líneaquebrada y sin alisamientos. Debajo de ellas es muy útiltrazar el relieve del terreno ybosquejar el corte geológico.Finalmente, es muyconveniente volcar todos losperfiles en un sólo mapa, lo quefacilita la comparación entreellos y por tanto suinterpretación.

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UTILIDAD ACTUAL Han sido usados en exploración mineral para ubicar y delinear depósitos de minerales conductivos.En el campo ingenieril y de medio ambiente los levantamientos de potencial espontaneo son utilizados para: Detectar filtraciones en presas Detectar filtraciones en reservorios Detectar filtraciones en canales Detectar la filtración de agua en zonas de deslizamiento Investigaciones hidrogeológicas.- Estas investigaciones se basan en el origen y la formación de aguas subterráneas, las formas de yacimiento, su interacción con los suelos y rocas Detección de Cavidades: La detección de cavidades sirve para localizar cuevas, huevos túneles Estudios Geotermales.- Es el estudio de aguas cuya temperatura es elevada debido a su paso por zonas profundas del subsuelo. Schlumberger. Inicialmente, la empresa llevó a cabo la prospección de superficie para la industria metalúrgica de extracción de mineral, pero poco a poco amplió sus actividades para abarcar la exploración de posibles estructuras petrolíferas.

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DESARROLLO Equipo Requerido: Dos electrodos de cobre 50 metros de cable Multímetro Guantes Longímetro Martillo Cinta aislante Pala para cavar Pinzas

PROCEDIMIENTO: TERRENO I Para llevar a cabo la práctica, primeramente lijamos los electrodos de cobre hasta quequedaran brillantes, debido a que esto aseguraría una mejor conducción y unas lecturasmás acertadas. Se unieron las puntas de los cables con los extremos superiores de loselectrodos y se añadió cinta de aislar a modo de sujetar los cables. En el otro extremo secolocaron en las entradas del Multímetro y se dispuso a comenzar las mediciones. Se localizó un terreno o superficie para poder marcar una sola línea de donde tomaríamos los datos, ubicados en la parte posterior del Tecnológico procedimos a medir el terreno dejando un punto de referencia con el electrodo guía o base y a una distancia de 3 m del primer punto que se iba a medir, cada punto estaba separado por una distancia de 2 m.

Se excava el lugar donde se introducirá el electrodo, con el Longímetro, se mide la distancia en la que se desea trabajar.

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Se introduce el electrodo en la Tierra

Localización aproximada de la zona que medimos

Parte posterior del Tecnológico a un costado de la cancha de beisbol.

Después de anotar todas las lecturas que se presentan en el terreno, se obtuvieron datos que fueron analizados y graficados posteriormente en Excel. Por tratarse de una sola línea se manejó Excel para dar forma a la representación de los puntos.

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PROCEDIMIENTO: TERRENO II La toma de datos del terreno número dos se realizó en puntos diferentes de la ciudad, quisimos variar un poco el panorama y creíamos que así obtendríamos resultados interesantes. Empezamos por cavar los hoyos en el suelo midiendo una distancia entre ellos de 2 m de 7x11, para así tener un total de 96 lecturas.

Localización aproximada de la zona que medimos

La superficie en la que trabajamos se ubica en un pequeño parque de la Colonia Ampliación Unidad Nacional en Cd, Madero,

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A continuación, se prosiguió a vaciar los datos obtenidos en el software de Surfer para demostrar las diferencias de potencial en la superficie. x

y

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0 0 0 0 0 0 0 0 x 600 600 600 600 600 600 600 600 x 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 x 1800 1800 1800 1800 1800 1800 1800 1800

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 y 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 y 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 y 0 200 400 600 800 1000 1200 1400

0.052 0.046 0.047 0.045 0.048 0.058 0.086 0.067 z 0.04 0.039 0.044 0.05 0.039 0.054 0.55 0.054 z 0.031 0.033 0.054 0.048 0.063 0.062 0.052 0.055 z 0.047 0.043 0.051 0.05 0.034 0.038 0.035 0.04

200 200 200 200 200 200 200 200 x 800 800 800 800 800 800 800 800 x 1400 1400 1400 1400 1400 1400 1400 1400 x 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000

y 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 y 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 y 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 y 0 200 400 600 800 1000 1200 1400

z

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0.011 0.017 0.017 0.029 0.023 0.028 0.026 0.034 z 0.053 0.053 0.055 0.063 0.068 0.074 0.058 0.066 z 0.035 0.029 0.043 0.053 0.019 0.032 0.056 0.048 z 0.05 0.032 0.038 0.04 0.038 0.032 0.029 0.039

400 400 400 400 400 400 400 400 x 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 x 1600 1600 1600 1600 1600 1600 1600 1600 x 2200 2200 2200 2200 2200 2200 2200 2200

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 y 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 y 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 y 0 200 400 600 800 1000 1200 1400

0.037 0.034 0.033 0.035 0.032 0.031 0.033 0.035 z 0.073 0.067 0.061 0.058 0.063 0.061 0.063 0.061 z 0.037 0.08 0.03 0.033 0.056 0.023 0.032 0.035 z 0.032 0.036 0.04 0.037 0.032 0.042 0.023 0.01

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Contorno del mapa

Imagen de Wireframe 3D

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PROCEDIMIENTO TERRENO III El último terreno en donde tomamos datos fue cerca de la Laguna del carpintero, decidimos ir a las áreas cercanas del Metropolitano de Tampico porque la superficie presentaba más estabilidad que la de la Laguna, y no estorbábamos a las personas que iban paseando. Culminamos nuestra práctica de potencial espontáneo muy contentos por haber realizado desde el principio esto solos, sacando los resultados en equipo, aunque tardamos un tiempo considerable al principio, las demás tomas de resultados fueron más sencillas y rápidas porque ya sabíamos a que íbamos y que hacíamos. El aprender sobre una prospección de electricidad nos abre un amplio panorama sobre la física y sus aplicaciones y nos despertó curiosidad sobre saber más del comportamiento del suelo y las diferentes formas de medir las propiedades y anomalías del mismo.

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A continuación, se prosiguió a vaciar los datos obtenidos en el software de Surfer para demostrar las diferencias de potencial en la superficie.

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0 0 0 0 0 0 0 x 600 600 600 600 600 600 600 600 x 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200

0 200 400 600 800 1000 1200 y 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 y 200 400 600 800 1000 1200 1400

0.03 0.045 0.067 0.067 0.056 0.032 0.55 z 0.025 0.034 0.036 0.016 0.013 0.009 0.005 0.023 z 0.023 0.022 0.045 0.023 0.35 0.045 0.023

200 200 200 200 200 200 200 x 800 800 800 800 800 800 800 800

0 200 400 600 800 1000 1200 y 0 200 400 600 800 1000 1200 1400

0.056 0.078 0.089 0.068 0.055 0.051 0.043 z 0.019 0.045 0.072 0.057 0.056 0.052 0.046 0.023

400 400 400 400 400 400 400 x 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000

0 200 400 600 800 1000 1200 y 0 200 400 600 800 1000 1200 1400

0.013 0.018 0.013 0.046 0.065 0.068 0.012 z 0.02 0.042 0.032 0.023 0.023 0.034 0.048 0.032

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Contorno del mapa elaborado en Surfer

Mapa de vectores realizada en Surfer.

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Imagen de Wireframe 3D

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PROCEDIMIENTO TERRENO IV Se localizó un terreno o superficie para poder marcar una sola línea de donde tomaríamos los datos, ubicados en la parte posterior del Tecnológico procedimos a medir el terreno dejando un punto de referencia con el electrodo guía o base y a una distancia de 1.5 m del primer punto que se iba a medir, cada punto estaba separado por una distancia de 2 m. El objetivo era encontrar una anomalía, el cual por la explicación dada por el maestro, es un poste que está enterrado en el sitio el cual se midió, teniendo como resultado un total de 80 mediciones. Y

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0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Y 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 X 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

-3.2 7.9 40.3 0.3 21.5 56.7 33.8 22.2 2.6 6 Z -55 -42 -8 3.5 8.9 37 30 36 35.3 49.9

100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 Y 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 X 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

35.5 30.6 64.2 50 47 21.3 82.8 40 27 28 Z 56 15.2 54.2 33.7 20.5 24.5 15 36.2 0.8 45.8

200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 Y 600 600 600 600 600 600 600 600 600

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 X 0 100 200 300 400 500 600 700 800

43.5 44.3 11.9 -14.2 5.2 13 72 26 30 -16 z 21.5 47 5.6 10 -7 24.8 29.6 2.9 24.6

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21.6

300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 x 700 700 700 700 700 700 700 700 700 700

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 y 0 100 200 300 400 500 600 700 800 0

-0.3 5.6 9.4 17.7 4.2 10 31.6 10 33.5 24.25 z 26 29.5 34.5 29.4 18.7 22.2 18.1 29.7 22.5 26

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Contorno del mapa elaborado en Surfer

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CONCLUSIONES A partir del concepto, se puede concluir que, el potencial espontaneo es una técnica para medir la diferencia de potencial eléctrico de la tierra por medio de fluidos conectados a un voltímetro para visualizar los datos.

También se puede concluir que el estudio del potencial espontaneo es importante en el ámbito de los problemas del medio ambiente.

Esta técnica consiste en medir la diferencia de los potenciales naturales utilizando, un voltímetro y dos electrodos impolarizables clavados en el suelo unidos al voltímetro por un cable conductor. Esta práctica nos fue útil para ver de manera práctica como aplicar el método del potencialespontaneo, ya que en nuestra carrera la comprensión de este método es de mucha importancia.También nos sirve para futuras prácticas semejantes a esta y que para entonces se nos facilite larealización de la misma.

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Bibliografía: "Potencial Espontaneo." - Documentos De Investigación. N.p., Aug. 2010. Web. 02 Dec. 2013. http://ingenieriageofisica.com/metodo-del-campo-electrico-natural/

http://www.geociencias.unam.mx/geociencias/verano/estancia/201 4/convocatoria_estancia_2014.pdf