prospección geofísica mediante georradar

PROSPECCIÓN GEOFÍSICA
MEDIANTE
GEORRADAR
Presentado por:
WIDE WORLD GEOGRAPHIC SERVICES, S.L.
Barakaldo Elkartegia
C/ Fandería, 2 - Mód. 307
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Fax: 94 418 40 04
PROSPECCIÓN GEOFÍSICA MEDIANTE GEORRADAR
ÍNDICE
1.
FUNDAMENTOS DEL GEORRADAR .......................................................................... 1
1.1.
PROFUNDIDAD DE ESTUDIO ............................................................................... 3
1.2.
COMPORTAMIENTO DE LAS ONDAS ....................................................................... 4
2.
DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO ................................................................................... 5
3.
CASOS PRÁCTICOS ................................................................................................ 6
3.1.
LOCALIZACIÓN DE OBJETOS ENTERRADOS .............................................................. 6
Ejemplo 3.1.1. ............................................................................................ 6
Ejemplo 3.1.2. ............................................................................................ 8
3.2.
LOCALIZACIÓN DE CAMBIO DE MATERIAL ............................................................... 9
Ejemplo 3.2.1. ............................................................................................ 9
Ejemplo 3.2.2. .......................................................................................... 10
3.3.
LOCALIZACIÓN DE CAVIDADES .......................................................................... 11
Ejemplo 3.3.1. .......................................................................................... 11
Ejemplo 3.3.2. .......................................................................................... 12
3.4.
LOCALIZACIÓN DE CIMENTACIONES .................................................................... 13
Ejemplo 3.4.1. .......................................................................................... 13
3.5.
LOCALIZACIÓN DE RESTOS ARQUEOLÓGICOS ......................................................... 14
Ejemplo 3.5.1. .......................................................................................... 14
Ejemplo 3.5.2. .......................................................................................... 15
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1.
FUNDAMENTOS DEL GEORRADAR
La prospección geofísica con Georradar es una tecnología capaz de solucionar, en gran medida,
la problemática inherente al estudio del subsuelo de una forma eficaz, precisa y sin necesidad
de recurrir a métodos invasivos.
El radar de subsuelo es un método geofísico extremadamente versátil y rápido para
investigaciones a profundidad limitada, cuya principal característica es que permite delinear las
interfases entre los diferentes materiales que constituyen el subsuelo, siempre que exista
suficiente contraste entre las propiedades dieléctricas de las estructuras involucradas.
Los equipos de Georradar radian impulsos cortos de energía electromagnética (entre 10 MHz y 2
GHz) al subsuelo mediante una antena transmisora. Miden el tiempo doble de ida y vuelta de las
ondas reflejadas en los límites entre materiales con diferente permitividad dieléctrica.
Cuando la onda radiada encuentra heterogeneidades en las propiedades eléctricas de los
materiales del terreno, parte de la energía se refleja hacia la superficie y otra parte se transmite,
alcanzando mayor profundidad. La señal reflejada es amplificada, transformada al espectro de
audio-frecuencia, registrada, procesada e impresa, de forma que el Georradar produce perfiles
continuos de alta resolución.
Fig. 1.- Esquema básico de funcionamiento.
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Estas inhomogeneidades van asociadas a interfases tipo estrato/estrato, suelo/roca, zona
saturada/no saturada, contenidos en agua, arcillas, discontinuidades, fracturas, cavidades,
intrusiones, penachos contaminantes y objetos enterrados como bidones, tuberías, etc.
La señal reflejada es detectada por el receptor y en la unidad de control se amplifica,
transformándose al espectro de audio-frecuencia. Posteriormente se procesa y se imprime.
El resultado es un perfil vertical continuo del subsuelo en el cual la abcisa corresponde a la
distancia recorrida y la ordenada al tiempo que tarda la onda en encontrar la superficie
reflectante y volver al receptor, es decir “tiempo doble”.
Fig. 2.- Perfil obtenido por Georradar o radargrama.
Para calcular la profundidad de los objetos o estructuras encontrados, se miden los tiempos
transcurridos entre la emisión y recepción de las señales, pudiendo determinarse también la
extensión de la superficie reflectante, una vez conocida la velocidad media de propagación de
las ondas en los distintos medios.
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1.1.
PROFUNDIDAD DE ESTUDIO
Las ondas de radar se atenúan al propagarse a través del terreno. La profundidad de
investigación que puede obtenerse a partir de una exploración por Georradar es función de
diferentes parámetros, como la frecuencia del impulso emitido por la antena y de la
conductividad eléctrica del terreno, que, a su vez, depende del contenido en arcilla, de la
humedad del suelo y de la salinidad del agua contenida.
Las profundidades alcanzables son de hasta 10 m y vienen determinadas por la frecuencia de las
antenas, al igual que la resolución.
El tamaño mínimo de los objetos enterrados que pueden identificarse está en función de la
frecuencia utilizada y de la distancia entre los puntos de medición. Dicha identificación será
más exacta cuanto mayor sea la frecuencia de onda y menor sea la distancia entre los puntos de
medición.
La selección de la frecuencia de las antenas para un estudio determinado es función del
compromiso entre resolución y penetración, de forma que las frecuencias elevadas son más
resolutivas, aunque alcanzan una menor profundidad de investigación, al contrario que las de
baja frecuencia, más penetrantes pero de menor resolución.
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1.2.
COMPORTAMIENTO DE LAS ONDAS
El rayo u onda de emisión es un cono que va desde el centro de la antena emisora, con una
apertura de 90º aproximadamente.

Si la interfase suelo-estructura es horizontal, sólo pueden volver al receptor las ondas que
llegan perpendicularmente al contacto.

Si el contacto forma un ángulo con el suelo, los rayos que rebotan son oblicuos, viniendo de
los puntos situados tanto delante, detrás, como al lado.

En el caso de objetos aislados cilíndricos, o más o menos esféricos (cables, tuberías,
bidones, cavidades, ) las ondas pueden alcanzarse antes y después del paso de la antena
en su vertical, observándose en el radargrama una hipérbola de difracción debida a la
dispersión de las señales.
En función de la orientación de los objetos respecto a la dirección del perfil vamos a tener:

Hipérbolas muy pronunciadas si el objeto está perpendicular a la dirección del perfil.

Hipérbolas poco pronunciadas si el objeto está transversal a la dirección del perfil.
Fig. 3.- Comportamiento de las ondas electromagnéticas.
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2.
DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO
GeoRradar marca RAMAC (Mala Geosciences, Suecia), modelo GPR, con antenas blindadas,
compuesto por:

Unidad de control Multi Channel (CU II).

Antenas de 100 MHz, 250 MHz, 500 MHz y 800 MHz.

Cables de fibra óptica.

Carro de transporte.

Odómetro (sistema de control de distancias).
El equipo se halla conectado a un ordenador portátil para la toma de los perfiles.
Fig. 4.- Georradar marca RAMAC con antena de 250 MHz.
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3.
CASOS PRÁCTICOS
3.1.
LOCALIZACIÓN DE OBJETOS ENTERRADOS
Ejemplo 3.1.1.
En este primer ejemplo se muestran algunos de los radargramas más representativos obtenidos en
una campaña de prospección realizada en Barakaldo (Bizkaia), en las inmediaciones del Edificio
Ilgner, zona próxima a los ya hoy en día desmantelados Altos Hornos de Vizcaya. El objetivo
principal del estudio consistía en la localización de tuberías ubicadas a poca profundidad.
El estudio fue realizado con una antena de 800 MHz de frecuencia y se alcanzó una profundidad de
estudio de 1,5 m.
En la figura se observan dos tuberías ubicadas a 1,05 m de profundidad y separadas 2,22 m entre
sí.
Tubería
Tubería
Fig. 5.- Estudio realizado con antena de 800 MHz, profundidad de estudio 1,5 m.
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Para cada campaña debe elegirse la frecuencia de antena más adecuada. Esta selección se
realiza en función de la profundidad de estudio que se quiera alcanzar, del grado de resolución
deseada y de las características eléctricas de los materiales que, a priori, vamos a encontrar.
En la figura se observan cinco tuberías de diámetro similar, localizadas a las siguientes
profundidades:

Tubería 1: 0,75 metros de profundidad.

Tubería 2: 0,78 metros de profundidad.

Tubería 3: 0,75 metros de profundidad.

Tubería 4: 0,75 metros de profundidad.

Tubería 5: 0,83 metros de profundidad.
Tubería 1
Tubería 2
Tubería 3
Tubería 4
Tubería 5
Fig. 6.- Estudio realizado con antena de 800 MHz, profundidad de estudio 1,5 m.
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Ejemplo 3.1.2.
Esta campaña fue realizada para la localización de un depósito metálico de gasoil enterrado en un
solar sito en Hernani (Gipuzkoa).
Para el estudio se empleó una antena de 250 MHz de frecuencia y se alcanzó una profundidad de
estudio de unos 3,5-4 m.
En los radargramas adjuntos se puede observar el depósito situado a una profundidad aproximada
de 2,20 m. En el perfil longitudinal podemos observar que el depósito tiene una longitud
aproximada de 6,5 m.
Depósito
Depósito
Fig. 7.- Perfil transversal al depósito.
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Fig. 8.- Perfil longitudinal al depósito.
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3.2.
LOCALIZACIÓN DE CAMBIO DE MATERIAL
Ejemplo 3.2.1.
El radargrama que se presenta a continuación corresponde a la campaña de prospección realizada
en Sondika (Bizkaia), dentro de la zona industrial denominada Sondikalde.
El objetivo de dicho estudio fue la localización del contacto entre unos rellenos artificiales
potencialmente contaminados con polvos cottrell y el terreno natural.
Para dicho estudio se empleó una antena de 250 MHz de frecuencia ya que, en este caso, se
precisaba de una penetración de estudio entorno a los 3 m.
El radargrama muestra un cambio en las características del terreno a 2,5 m, este límite marca el
contacto entre los rellenos artificiales y el terreno natural.
Superficie de contacto
Fig. 9.- Estudio realizado con una antena de 250 MHz, profundidad de estudio 3 m.
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Ejemplo 3.2.2.
Esta campaña fue realizada para la localización de unos depósitos de gasolina situados en una
gasolinera en Eibar (Gipuzkoa).
Para el estudio se empleó una antena de 250 MHz de frecuencia y se alcanzó una profundidad de
estudio de unos 4 m.
En los radargramas adjuntos se puede observar dos depósitos y el contacto entre los materiales
(arenas) empleados para rellenar la excavación realizada para la ubicación de los depósitos y el
terreno natural (arcillas).
Depósito
Depósito
Contacto terreno
natural-excavación
Fig. 10.- Estudio realizado con una antena de 250 MHz, profundidad de estudio 3-4 m.
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3.3.
LOCALIZACIÓN DE CAVIDADES
Ejemplo 3.3.1.
Este estudio fue realizado en Mallorca para la localización de cavidades dentro de un sistema
kárstico. El estudio fue realizado con una antena de 100 MHz de frecuencia y se alcanzó una
profundidad de estudio, en algunas zonas, de hasta 7,5 m.
En la figura puede observarse la disposición horizontal de las capas truncadas por una serie de
fallas, tal y como se observa en la interpretación. Así mismo, se observa una serie de cavidades
(en la interpretación en azul).
Fig. 11.- Estudio realizado con una antena de 100 MHz, profundidad de estudio 7,5 m.
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Ejemplo 3.3.2.
En el siguiente ejemplo mostramos un perfil realizado sobre el pavimento de la nave principal de
una iglesia en Menorca. Entre 12 y 16 m se observa una estructura con márgenes limitados por
hipérbolas, que interpretamos como una cripta subterránea.
El estudio se realizó con una antena de 200 MHz de frecuencia y se alcanzó una profundidad de
estudio de unos 4 m.
Inicio cavidad
final cavidad
Fig. 12.- Estudio realizado con una antena de 200 MHz, profundidad de estudio 4 m.
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3.4.
LOCALIZACIÓN DE CIMENTACIONES
Ejemplo 3.4.1.
Este estudio fue realizado en Arrankudiaga (Bizkaia) para la localización de zapatas en una nave
industrial. El objetivo era localizar la profundidad de las zapatas y conocer si se trataba de
zapatas corridas o aisladas, ya que se pretendía construir una nave anexa a la ya existente.
El estudio fue realizado con una antena de 500 MHz de frecuencia y se alcanzó una profundidad
de estudio de 2 m.
Zapata
Zapata
Zapata
Fig. 13.- Estudio realizado con una antena de 500 MHz, profundidad de estudio 2 m.
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3.5.
LOCALIZACIÓN DE RESTOS ARQUEOLÓGICOS
Ejemplo 3.5.1.
El siguiente ejemplo fue realizado en el Castillo del Temple de Ponferrada (León), para la
localización de los restos de cimentaciones de varias pallozas. Como puede observarse en los
perfiles adjuntos, se encontraron evidencias de pallozas a distintos niveles de profundidad. En el
croquis adjunto aparecen representadas, en planta, todas las evidencias encontradas de restos
de muros.
Para este estudio se utilizó una antena de 250 MHz de frecuencia, y la adquisición de los datos
se llevó a cabo realizando una malla de retícula de 1 m.
Restos de pallozas
Restos de pallozas
Fig. 14.- Estudio realizado con una antena de 250MHz, profundidad de estudio 2 m.
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Ejemplo 3.5.2.
El siguiente ejemplo está realizado en la misma iglesia de Menorca mencionada en el ejemplo
3.3.2., y muestra una galería a unos 20 m del origen, que interpretamos como un túnel de la
guerra civil que pasa bajo el pavimento, y del que se tenían noticias pero no se conocía su
localización exacta. A su lado se muestra otra hipérbola de menor tamaño que se interpreta como
una cavidad o canalización enterrada.
El estudio se realizó con una antena de 200 MHz de frecuencia y se alcanzó una profundidad de
estudio de unos 4 m.
Galería
Hueco
Fig. 15.- Estudio realizado con una antena de 200 MHz, profundidad de estudio 4 m.
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