EXPLORACIONES ELECTROMAGNÉTICAS FDEM Y TDEM

8/16/2019 EXPLORACIONES ELECTROMAGNÉTICAS FDEM Y TDEM

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCAFACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA GEOLÓGICA

EXPLORACIONES ELECTROMAGNÉTICAS FDEM Y TDEM

Las exploraciones electromagnéticas en dominio de frecuencia, FDEM, permiten conseguir,

los mapas de valores de la variación de fase y amplitud del campo electromagnético

secundario con respecto del campo primario inducido. La amplitud de las corrientes

inducidas en un cuerpo conductor en el subsuelo depende de muchos factores, pero

principalmente de las propiedades eléctricas del subsuelo y las estructuras enterradas. El

instrumento provee los valores de conductibilidad eléctrica aparente del subsuelo y la

susceptibilidad magnética. El método electromagnético en dominio de frecuencia es usado

en los siguientes campos de aplicación:

• Investigaciones ambientales del subsuelo, mapeo de vertederos de desechos.

• Bs!uedas ar!ueológicas.

• "aracteri#ación geológica del subsuelo.

• Locali#ación de tuber$as.

• "aracteri#aciones agronómicas, tipolog$a de suelos.

El método de investigación TDEM (investigación elect!"agn#tica en $!"ini! $e

tie"%!&, consiste en reconstruir la distribución de la resistividad real del subsuelo a

profundidad media % alta, &hasta '(( % )(( m*.

La configuración t$pica de la investigación por sondeos de resistividad est+ compuesta por

un transmisor unido a un rollo de cable eléctrico, cuadrado, rectangular o circular, dispuesto

sobre el terreno y un rollo receptor, de iguales dimensiones, conectado a un receptor con un

cable. La dimensión del rollo es proporcional a la profundidad de investigación, &mayor es el

+rea del rollo, mientras mayor es la profundidad de investigación*. La investigación -E es

utili#ada para valorar:

• /resencia de agua subterr+nea, &recarga h$dricas profunda, hasta '(( % )(( m*.

• /rofundidad del sustrato rocoso.

METODO ELECTROMAGNETICO 1


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• Locali#ación de fracturas y fallas para el modelado geológico correlacionado a

tuneles0mineria, proyectos de infraestructura profunda, estudio de desli#amientos,etcétera

MÉTODO DE EMISOR Y RECEPTOR M'ILES

El dispositivo general consta de una bobina emisora y otra receptora, pudiendo éstas

situarse en distintas posiciones: "oplanar es hor i#ontales, "oplanar es 1er ticales,

"oaxiales 1er ticales.

El arreglo coplanar hori#ontal se usa en prospección terrestre, tal el caso del método de

2lingram. Los otros dos, en cambio, son t$picos del relevamiento aéreo: las bobinas

pueden ir en los extremos de las alas del avión, también en la proa y en la cola del

mismo, con soportes especiales &algo muy usual cuando se recurre a helicópteros*, o

bien montadas en un soporte !ue cuelga le3os de la nave, o con una bobina sobre la

m+!uina y la otra remolcada con un cable &de unos 4( ó 5(( metros, m+s aba3o y algo

m+s atr+s*.

M#t!$! $e Slinga")

Este método, de bobinas coplanares hori#ontales, se caracteri#a por!ue no sólo es móvil

el dispositivo receptor sino !ue también lo es la fuente del campo primario, !ue est+

constituida por una bobina

port+til de peso liviano.

La bobina emisora esalimentada por la corriente

alterna suministrada por un

oscilador port+til de 5 a 6

vatios y de ella se toma una tensión fi3a de referencia !ue es introducida en un

compensador. La tensión en el receptor se descompone en dos partes, una en fase y la

otra desfasada 7(8 &un cuarto de periodo* respecto de la tensión de referencia. La

magnitud de cada componente se determina por comparación con el volta3e de

referencia. Este campo primario es muy sensible a pe!ue9as variaciones de distancia

entre x y x, como as$ también a variaciones de la orientación de las bobinas.



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El emisor y el receptor, separadospor una distancia fi3a, son

despla#ados con3untamente en la

dirección de la l$nea !ue determina, la

cual puede ser paralela o

perpendicular al rumbo supuesto para

el conductor buscado, segn la

orientación del emisor &x* y del

receptor &x*. El traba3o de campo de

los sistemas de emisor y receptor

móviles es sencillo, la prospección no

necesita ligarse r$gidamente a una

red de l$neas esta!ueadas y los

sistemas permiten gran flexibilidad.

;n e!uipo de dos o tres personas basta para las mediciones, llevando uno el oscilador

sobre su espalda y el emisor &bobina* alrededor de su cintura, mientras otra persona

lleva la bobina receptora y el compensador. En este, como en otros métodos E, puede

ser necesario proceder a una corrección por topograf$a, si ésta es significativa. /or

e3emplo para bobinas coplanares hori#ontales la corrección de la componente real vale:

CR * +,,(-. / .&, siendo h la diferencia de cota y r la distancia entre bobinas.

/or motivos pr+cticos se utili#an separaciones entre bobinas relativamente pe!ue9as &64

a 5(( m* y generalmente no est+n vinculadas r$gidamente entre s$< la distancia entre

ellos se mantiene constante usando como cinta el cable de referencia. 2e leen las

componentes real e imaginaria del campo secundario en el receptor como porcenta3e

del campo primario, el cual es el campo existente en el receptor cuando el sistema

se coloca en terreno neutral. 2eleccionada la distancia entre x y x el sistema se

coloca en terreno neutro y las agu3as se colocan en cero, cuando no haya se9al en el

receptor significa !ue el campo primario ha sido compensado. ras haber hecho esto,

los valores !ue se obtienen dan directamente el valor de las componentes del campo

electromagnético.



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En la posterior interpretación de los datos debe tenerse presente !ue las anomal$asdispersas debidas a la conductividad de las formaciones próximas a la superficie pueden

interferir con las anomal$as de origen m+s profundo.

= rrib ae3 em plo s

dep ros pec ció nc on

2lin gr a mya ba

3ocon Bobinas 1erticales "oaxiales.

C!n$

0 ctiv1"

et !s)

Basados en el >Beam 2lingram? de la compa9$a sueca Boliden, son sistemas tipo vara &foto

a la derecha* de bobinas móviles port+tiles, coplanares hori#ontales o verticales de



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separación fi3a, !ue permiten registrar el campo

electromagnético y obtener datos de resistividad eléctrica %o suinversa, la conductividad% y opcionalmente de susceptibilidad

magnética a profundidades variables segn la configuración del

sistema, desde 5 hasta @( m. /ueden colgar desde aeronaves.

E2e"%l!s Ae!elect!"agn#tic!s)

=l igual !ue en magnetometr$a, también los métodos E se

emplean principalmente desde el aire. "omo ya fue referido, se trata de distintas variantes

de los métodos de emisor y receptor móvil: sea con bobinas coaxiales o con

coplanares

verticales, en la

nave o

remolcadas. 2i sólo

una de las

bobinas va

colgando, rota

respecto a la !ue

va en la m+!uina

y en este caso

sólo puede medirse

la diferencia en

la fase &temporal,

no dependiente dela orientación* y no

se mide el módulo

del campo o 2

&ni de las

componentes real 0 imag.



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=!u$ tenemos las figuras referidas a un yacimiento de hidrocarburos de exas. =plicando

magnetometr$a y electromagnetismo se evala desde avión el impacto ambiental del

escape de aguas de formación &salobres* hacia niveles someros &dulces* a través de

encamisados antiguos con cemento en mal estado. La figura superior i#!uierda es el

mapa de anomal$as magnéticas. El perfil a su derecha expresa las respuestas obtenidas

con tres registros E terrestres, cada uno de distinta separación entre bobinas, y deba3o

est+ la interpretación resultante. = la i#!uierda de esta ltima, se grafica la distinta

penetración !ue se consigue variando la frecuencia del campo E y también en función de

la conductividad del medio, lo !ue constituye una aplicación combinada de "alicata con el

2ondeo de Arecuencias &!ue se explica un poco m+s adelante*.


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RADAR DE S34STRATO O GEORRADAR (G!0n$ Penetating

Ra$a *

2e diferencia de todos los otros métodos E descriptos en !ue sus registros se

fundamentan en las variaciones de la permitividad o constante dieléctrica , a diferencia de

los anteriores !ue, como se explicó, se basan en los cambios de C. El radar &acrónimo de

>=dio -etection =nd anging?* fue empleado por primera ve# por el brit+nico E$5a$

A%%let!n en 576) para determinar la altura de la ionosfera.

El sistema se basa en la emisión de ondas electromagnéticas en el rango de las

microondas &1DA y ;DA, ;ltra Digh Are!uency de '( a '((( h#* y la subsiguiente

detección de sus reflexiones. Da sido utili#ado para navegación marina &detección de

costas, otros barcos, etc* y también para navegación aérea &adar -oppler, !ue se basa

en el efecto de acortamiento o alargamiento de las ondas segn el movimiento relativo del

observador, an+logo al sonido agudo de un veh$culo acerc+ndose y grave ale3+ndose,

fenómeno estudiado por el austr$aco C-istian D!%%le hacia 5)(*.

Los radares también se utili#an desde satélites para mediciones altimétricas aplicadas a

diversos campos, entre ellos el estudio del geoide y las anomal$as gravimétricas del

mismo. F también para obtener im+genes de la superficie terrestre, generalmente desde

aviones, las cuales tienen aplicaciones geocient$ficas y muchas otras.

Las primeras aplicaciones del radar de substrato fueron reali#adas en 5767 por 6alte

Sten en =ustria para medir espesores de glaciares, y sólo fueron reiniciadas después de

!ue, a fines de la década de 574(, aviones estadounidenses se estrellaran contra el hielo

de Groenlandia al leer sus radares de vuelo la base de los glaciares como si fueran su

superficie.

La expresión matem+tica b+sica de esta interacción f$sica es:

ε = (C. To / 2Z)2

&C es la velocidad de la lu#, T! el tiempo vertical de ida y vuelta de las ondas, 7 laprofundidad*


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En prospección el Georradar ha sido empleado crecientemente desde hace tres décadas.

Generalmente es aplicado a ob3etivos de muy poca profundidad &pocos metros* dondelogra una alt$sima resolución &de pocos cm*, aun!ue puede también a veces iluminar

#onas a algunas decenas de metros con menor definición &en suelos arenosos secos,

cali#as, rocas $gneas o metamórficas*. Las im+genes se obtienen con una antena emisora

y otra receptora, la información se graba en computadora y se le efecta un proceso de

datos muy similar al !ue se aplica sobre los datos de s$smica de reflexión. El resultado

son secciones con una escala vertical dada por tiempos de ida y vuelta de la onda

electromagnética &en nanosegundos* donde se observan reflectores cuya amplitud es

función de los contrastes de la constante dieléctrica entre las distintas capas del substrato.

a

m bié

n se

pu

e de

n

hacer registros en pocitos de algunos metros para a3ustar la puesta en profundidad,

resultando radargramas de po#o an+logos a la s$smica de po#os petroleros. F también se

puede hacer registros de volmenes de información, comparables a los de la s$smica

tridimensional.

-ado !ue la permitividad es muy sensible al agua %ésta tiene un valor muy alto de la

constante, debido el car+cter fuertemente dipolar de sus moléculas% ha sido muy utili#ado

en +reas de suelos congelados para iluminar por deba3o del hielo o del permafrost,

aun!ue también en otros diversos ambientes geológicos, con fines de investigación

estratigr+fica &como el e3emplo siguiente*, hidrogeológica, ambiental, minera,

paleontológica, etc.


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El georadar es un método de prospección geof$sica basado en la emisión de impulsos

electromagnéticos mediante una antena emisora, estos en su trayectoria a través del

subsuelo pueden encontrarse con un cambio de sustrato. H /arte de la energ$a se refle3a

de vuelta mientras el resto contina su camino. -isponiendo de una antena receptora en la

superficie es posible detectar estas reflexiones. =l ir despla#ando las antenas sobre la

superficie se van registrando el con3unto de reflexiones producidas, con lo !ue se obtiene

una imagen bidimensional de la historia de las reflexiones ba3o la l$nea de despla#amiento

de la antena.

Las aplicaciones m+s comunes son:

HGeodetección &Georadar adiodetección*. -etección de servicios enterrados

Heconocimiento lito%estratigr+fico H Jbtención de volmenes de cavidades subterr+neas

H=uscultación del pavimento, hormigón de estructuras y tneles en v$as férreas.

H=plicaciones ar!ueológic


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