Tomografia Electrica

Métodos Eléctricos II  Tomografía  T omografía eléctrica Luis Ever Ever Valenz Valenzuela uela Ruiz

Índice I NTRODUCCIÓN...........................................................3 OBJETIVOS.................................................................4 CONTENIDO................................................................5  ANTECEDENTES........................................................................5 A ELÉCTRI CA...............................................6 MÉTODO TOMOGRAFÍ

................................8  A  AFECTAN  ALARESI STI VI DAD. F CTORESQUE PO REQUERI DO.................................................................. EQUI

......................................................... A DE CAMPO. METODOLOGÍ .......!! SPOSI TI VO  Y  ADQUI SI CI ÓN DE LOSDATOS. COLOCACIÓN DELDI ......................................!" PROCESADO DE LOSDATOSDE CAMPO. NI CI O I

DE LOSCÁLCULOS........................................................!#

STI VI DAD ELÉCTRI CA DELSUBSUELO....................................!5 RESI

CONCLUSI ÓN.............................................................16 BI BLI OGRAFÍA...........................................................17

"

$

Introducción En su sentido más amplio la Tomografía Eléctrica es una técnica geofísica para el estudio del subsuelo que consiste en determinar la distribución de un parámetro físico característico del mismo dentro de un ámbito espacial limitado, a partir de un número muy elevado de medidas realizadas desde la superficie del terreno o desde perforaciones. a Tomografía Eléctrica tiene por ob!etivo específico determinar la distribución real de la resistividad del subsuelo en el ámbito comprendido entre dos perforaciones o bien "asta un cierto rango de profundidad a lo largo de un perfil de medida, a partir  de los valores de resistividad aparente obtenidos mediante medidas realizadas por  métodos convencionales de corriente continua. En esta presentación nos limitaremos a los estudios realizados sobre perfiles desde la superficie del terreno. #n factor clave de esta técnica es el número y distribución de las medidas de campo ya que de él depende tanto su resolución como la profundidad de investigación. $omo regla general, un estudio de Tomografía Eléctrica requiere la obtención de un número muy elevado de datos, con un peque%o espaciado entre medidas para conseguir la necesaria resolución lateral y también que las medidas se realicen involucrando de forma progresiva varios rangos de profundidad. El resultado final de este tipo de estudio es una &magen distancia profundidad con la distribución de la resistividad real del subsuelo, fácilmente comprensible en términos geológicos, geotécnicos o ambientales como demuestran los diversos e!emplos que se presentan.

#

Obj eti vos 

$onocer la evolución "istoria con la que se originó este método de estudio y los primeros investigadores en emplearlo.



$onocer la importancia que tienen en el estudio geofísica el método de tomografía eléctrica.



&dentificar las etapas con la que se lleva a cabo en la adquisición de datos.



&dentificar las etapas del procesado de datos.



&nterpretar la información que nos transmite este método de estudio de suelos.

5

Conteni do  Antecedentes El desarrollo "istórico de los métodos de 'rospección Eléctrica se dividió ()rellana, *+- en tres épocas/ primitiva, clásica y contemporánea. 0e 1encionan algunos eventos relevantes sin disminuir la importancia del resto. os orígenes de los métodos eléctricos, época primitiva, se remontan al siglo 23&&& con los traba!os realizados por 4ray y 5"eeler en *6-7 sobre la resistividad de las rocas y el descubrimiento de 5illiam 5atson en *689, de que el suelo es conductor. En *:: ;roagozin publica su monografía ?@plicación de la electricidad en la búsqueda de yacimientos minerosA donde anticipa muc"as de las ideas que "abrían de aplicarse más tarde. $onrad 0c"lumberger ?padre de la 'rospección EléctricaA, descubrió un yacimiento de sulfuros de ;or (0ervia, con 'olarización &nducida, primer "allazgo geofísico de un mineral no magnético. En *+*B, él mismo y el americano CranD 5enner, independientemente, idean el dispositivo tetraelectródico que será la base del progreso anterior. a época clásica (*+* a *+97apro. se divide a su vez en tres, debido a las diferentes escuelas de pensamiento/ la escuela CrancoF0oviética, 5enner o de 4is"F>ooney y la 0ueca. Entre éstas se destaca la importante solución dada por 0tefanesco en *+:- a la distribución del potencial en un semiespacio estratificado. En *+: se efectuaron los primeros sondeos eléctricos profundos (más de un Dilómetro de penetración. Este método tuvo parte destacada en el descubrimiento de los yacimientos petrolíferos o de gas (en la antigua #>00 de ;uguruslán, 6

0aratov, ;es"Diria y 3ovolgrado. =esde entonces el método eléctrico fue adoptado en la #>00 como el de empleo más general en la prospección petrolera. En la época contemporánea comienza con el surgimiento de las computadoras personales, las cuales "an puesto al alcance del geofísico cálculos inabordables anteriormente. 'odríamos agregar una cuarta a partir de la década de los 7Gs cuando surgen las técnicas

de

modelado

directo,

proporcionando

modelos

aceptables para una variedad de estructuras geológicas.

razonablemente @demás

de la

determinación de las impedancias y espesores de las capas en un medio estratificado a partir de las medidas realizadas en la superficie "a sido abordado de diversas maneras (Hoefoed, *+6+I )rellana, *+-I Jo"dy, *++I

Telford,

4eldart y 0"eriff, *++7.

MétodoTomograf í aEl éctri ca El estudio de Tomografía de >esistividad Eléctrica (T>E (-=, comúnmente encontrado en la bibliografía como E>T, abreviación de Electrical >esistivity Tomograp"y o ?Electrical &magingA (=a"lin, -77*, es un método que permite investigar la variación de la resistividad del subsuelo a profundidad y lateralmente. 0e estudia a lo largo de líneas en una dirección determinada, donde se inyecta una corriente eléctrica y mediante un dispositivo receptor se observa la respuesta del subsuelo, siendo el resultado, datos de resistividades aparentes (Cigura -.7. 0e caracteriza por ser una técnica de resistividad multielectródica, cuyo arreglo geométrico varía dependiendo del ob!etivo de estudio. $on las mediciones adquiridas se construye una sección en dos dimensiones (-= que muestra una primera aproimación de los cambios en el subsuelo. 'osteriormente, se aplica un algoritmo de inversión para obtener la distribución real de resistividades o imagen eléctrica. &magen que será un resultado

%

interpretable desde un punto de vista físico y geológico, y que dará información sobre las características físicas del subsuelo. Este método geofísico fue desarrollado para la investigación de áreas de geología comple!a (4riffit"s, *++:. 0u aplicación es diversa, como en la eploración de recursos naturales y actualmente en numerosas aplicaciones ambientales, "idrogeológicas, arqueológicas y geotécnicas. 'or e!emplo/ detección y caracterización de contactos entre unidades litológicas, el lec"o

rocoso,

fracturas

y

fallas,

cavidades

subterráneas

(naturales

o

antropogénicas, túneles, pozos abandonados, tumbas y restos arqueológicosI evaluación de sitios por la presencia de rellenos sanitarios y plumas contaminantes, deslizamientos de tierraI inspección de fugas y filtraciones en ca%erías y presasI determinación de unidades acuíferas, niveles freáticos e intrusión marina, etc. a Tomografía Eléctrica se destaca con respecto a los métodos de resistividad convencionales, por tener un proceso de adquisición de datos totalmente automatizado ya que se cuenta con softE en -= la aplicación en := con una configuración tipo ?A "a tenido gran éito ($"ávez et al., -7**I $"ávez, -7** con el que se puede ?iluminarA por deba!o de construcciones. =estacando que tiene grandes venta!as/ es una "erramienta de carácter no destructivo, con un ba!o costo, es de fácil implementación, adecuado por  optimización de tiempo, combinando adecuadamente resolución lateral y profundidad de investigación. En zonas urbanas esta metodología "a sido de gran utilidad si se compara con otros métodos como la sísmica, que en zonas de riesgo no es conveniente utilizar  por el tipo de fuente, con los métodos potenciales, refiriéndose al estudio gravimétrico, que si bien es barato el levantamiento y procesado es muy eigenteI

8

así como radar que además de ser más costoso es deficiente en zonas de alta saturación.

Factoresqueaf ectan al aresi sti vi dad. a resistividad eléctrica es un parámetro que varía en función de las características del terreno. @lgunos de los factores que lo influencian son (5ard KL 8 / F El grado de saturación del terreno. F a temperatura. F 'orosidad y la forma de los poros. F a salinidad del fluido. F El tipo de roca. F os procesos geológicos que afectan a los materiales. F a presencia de materiales arcillosos con alta capacidad de intercambio catiónico. Es precisamente esta estrec"a relación entre la resistividad eléctrica y el grado de saturación del terreno, lo que permite el utilizar estos métodos de resistividad en la búsqueda de focos de filtración de agua en el subsuelo. En este sentido, incrementos del contenido en agua del terreno provocarán disminuciones de la resistividad.

En lo que concierne a los otros factores, destacar que la salinidad

del fluido, la porosidad del terreno, y la temperatura (si bien éste es un factor poco importante, presentan un comportamiento análogo al del grado de "umedad. #n caso curioso es el de la sal, ya que ésta se comporta como un ecelente aislante en estado seco, mientras que en disolución confiere al terreno una alta conductividad. 

Equi porequeri do El equipo que se precisa para la e!ecución del método consta de/ M Electrodos/ no son más que unas barras metálicas cuyo número variará en función del problema M $able/ es de gran longitud, con coneiones cada cierto intervalo a fin de poder  conectar los electrodos. M $onectores/ son unos peque%os cables de cobre con pinzas en los etremos. 0on los que se encargan de conectar los electrodos al cable. M )rdenador portátil/ en él tenemos el soft