Práctica de un Sondeo Eléctrico Vertical y su interpretación Introducción
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El siguiente reporte corresponde a un informe informe del del Sondeo Eléctrico Vertical (SEV) realizado en el campo experimental "El Rancito" de la !niersidad !niersidad #utónoma #utónoma $apingo en el área aleda%a al pozo "&altepa"' "&altepa"' realizado por los alumnos de sexto grado de la carrera de ngeniero en rrigación El Sondeo Eléctrico Vertical intenta distinguir o conocer las formaciones geológicas *ue se encuentran en profundidades mediante alg+n parámetro f,sico este método es muy antiguo pero se sigue utilizando de-ido a su sencillez y la relatia econom,a econom,a del del e*uipo necesario Su principal finalidad es aeriguar la distri-ución distri-ución ertical ertical en profundidad de las resistiidades aparentes -a.o el punto sondeado a partir de medidas de la diferencia de potencial en la superficie Para estos estudios se apoya de dispositios electroditos tales como los de /enner y Sclum-erger' este este +ltimos es más utilizado de-ido a las enta.as *ue este presenta 0a profundidad de penetración de la corriente eléctrica depende de la separación de los electrodos inyectores #1 #1 Si la distancia entre los electrodos #1 aumenta' la corriente circula a mayor profundidad pero su densidad densidad disminuye disminuye Por medio de este estudio se conoce la forma' la composición y las dimisiones de las estructuras *ue se encuentran en el su-suelo a partir de la superficie terrestre 0a profundidad de inestigación inestigacióna a sido considerada sinónimo de la profundidad de penetración de la corriente' sin em-argo' el efecto de una capa en los potenciales o campos o-serados en superficie no dependen +nicamente de la densidad de corriente *ue la atraiesa 0as aplicaciones más comunes de estos estudios son2 Estudios para la localización de aguas su-terráneas nestigaciones tectónicas para la -+s*ueda de petróleo petróleo Estudios para inestigaciones inestigaciones geológicas geológicas Estudios para la localización y cu-icación aproximada de materiales materiales de de construcción construcción Estudios de cimentación para ingenier,a ciil 0ocalización de diersos materiales minerales minerales
Objetivos •
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Realizar un Sondeo Eléctrico Vertical (SEV) para conocer el procedimiento de e.ecución por el arreglo de Sclum-erger dentificar la naturaleza naturaleza de de los materiales mediante la resistiidad 3eterminar la profundidad pro-a-le a la *ue se encuentra el acu,fero $onocer el funcionamiento y el mane.o del e*uipo de prospección geoelectrica (4errameter S#S 5661) Procesar en interpretar la información información o-tenida o-tenida en la fase de campo mediante el programa de computo RES& P0!S 789
Revisión de bibliografía El Sondeo Eléctrico Vertical es una erramienta ampliamente utilizada por su sencillez y la relatia econom,a del e*uipo necesario El o-.etio o-.etio de de este estudio es delimitar capas del su-suelo o-teniendo sus espesores y resistiidades: y finalmente tratar de identificar el tipo de roca de acuerdo con su resistiidad !n SEV puede realizarse so-re cual*uier com-inación de formaciones geológicas' pero para *ue la cura de resistiidad aparente sea interpreta-le' el su-suelo de-e estar representado por capas orizontales y omogéneas En mucos casos la realidad se acerca lo suficiente a esta restricción teórica como para *ue los resultados sean aproeca-les: en otros casos el procedimiento no es aplica-le El agua pura es muy poco conductora a causa de su muy reducida disociación 0a resistiidad del agua destilada es de unos ;69 /m por lo *ue puede considerarse como aislante 0as aguas *ue se encuentran en la naturaleza presentan' sin em-argo' conductiidad aprecia-le' pues siempre tienen disuelta alguna sal' generalmente
constituyentes' a-r,an de considerarse como aislantes en la inmensa mayor,a de los casos' puesto *ue el cuarzo' los silicatos' la calcita' las sales' etc' lo son prácticamente Sólo en el caso de *ue la roca contuiese mineralessemiconductores en cantidad aprecia-le' podr,a considerarse como conductora' es decir' sólo lo ser,an las menas metálicas #fortunadamente' todas las rocas tienen poros en proporción mayor o menor' los cuales suelen estar ocupados total o parcialmente por electrolitos' de lo *ue resulta *ue' en con.unto' las rocas se comportan como conductores iónicos' de resistiidad muy aria-le seg+n los casos 0a resistiidad de las rocas puede ariar en margen ampl,simo en función del contenido en agua' de la salinidad de ésta y del modo de distri-ución de los poros 0a >igura 7; presenta un gráfico de los márgenes de ariación más comunes en algunas rocas y minerales 0a fisuración' impregnación en agua salada' etc' pueden extender estos l,mites
0as inestigaciones del su-suelo pueden realizarse en dos direcciones la primera en sentido orizontal *ue reci-e el nom-re de calicatas o perfil resistio en el *ue el factor ? permanece constante para una serie de medidas 0a segunda' es en sentido ertical el cual reci-e el nom-re de Sondeo Eléctrico Vertical (SEV) definiéndose como una serie de determinaciones de resistiidad aparente' las dos estudios son efectuados con el mismo dispositio' y el segundo su procedimiento de e.ecución consiste en aumentar progresiamente la distancia entre los electrodos manteniendo un punto fi.o central # continuación se descri-en dos métodos de e.ecución2 Sondeo /enner 3ado *ue el dispositio /enner #@<1 con separación interelectródica a' el sondeo consiste en aumentar progresiamente el alor de a manteniendo un punto central fi.o P Para la representación dedatos se muestran en ordenadas el alor de la resistiidad aparente medida Aa' en oms y en las a-scisas en alor de a en metros de cada paso o punto
Sondeo Sclum-erger 3ado el dispositio Sclum-erger #@<1 con #1BB@<' el sondeo consiste en separar progresiamente los electrodos inyectores # y 1 de.ando los electrodos detectores @ y < fi.os en torno a un punto central fi.o P(>igura 7;6) 0a representación de este sondeo muestra en ordenadas ra (/Cm) y en a-scisas la distancia #1D7 (m) En este sondeo el efecto de las eterogeneidades irreleantes es menor pues sólo se mueen el par de electrodos inyectores # y 1
Efectos laterales en el SEV y am-igedades en su interpretación Si el dispositio electródico está próximo a un contacto ertical' las l,neas de corriente serán distorsionadas por lo *ue 3V@< se erá afectado por el otro medio' tanto más cuanto mayor sea la separación de los electrodos #1 Por lo tanto' la medida de la resistiidad aparente en un SEV está influida por la distri-ución de resistiidades en un cierto olumen de terreno Esto implica *ue para distancias #1 grandes no se sa-rá si la resistiidad aparente es de-ida a cam-ios deestructuras en la profundidad o a las eterogeneidades laterales por contraste de resistiidades (Frellana' ;GH7) Puede ocurrir *ue las curas de resistiidad aparente para dos casos diferentes de SEV sean idénticas si la relación entre profundidad a la *ue se encuentra un estrato y su resistiidad permanece constante' lo *ue prooca una am-igedad en la deducción del grosor de la capa y su resistiidad #plicaciones El SEV es aplica-le cuando el o-.etio tiene una posición orizontal y una extensión mayor *ue su profundidad 4al es el caso del estudio de capas tectónicas' idrológicas' etc 4am-ién es adecuado para tra-a.ar a poca profundidad so-re topograf,as suaes como complemento de las calicatas eléctricas' con el o-.etio de decidir la profundidad a la cual realizar el perfil de resistiidades' como ocurre por e.emplo en #r*ueolog,a El SEV no es adecuado para contactos erticales' fallas' di*ues' etc $alicatas eléctricas 0a finalidad de las calicatas eléctricas ($E) es o-tener un perfil de las ariaciones laterales de resistiidad del su-suelo fi.ada una profundidad de inestigación Esto lo ace adecuado para la detección de contactos erticales' cuerpos y estructuras *ue se presentan como eterogeneidades laterales de resistiidad Frellana (;GH7) resalta *ue la zona explorada en el calicateo eléctrico se extiende desde la superficie asta una profundidad más o menos constante' *ue esfunción tanto de la separación entre electrodos como de la distri-ución de resistiidades -a.o ellos
Experimentalmente' la $E consiste en trasladar los cuatro electrodos del dispositio a lo largo de un recorrido' manteniendo su separación' o-teniéndose un perfil de resistiidades aparentes a lo largo de a*uél Profundidad de los SEV' esto es en relación al medio y al área del *ue se dispone ya *ue entre mas área se tenga la profundidad del estudio es muco mayor 0a resistiidad de los suelos tiene un margen de ariación muy amplio ncluso un mismo suelo puede presentar diferentes resistiidades con el tiempo dependiendo de factores como la temperatura o la umedad' siendo éste el más determinante Por lo tanto es dif,cil estimar la composición del su-suelo solamente a partir de la medida de resistiidad 0a medida de la resistiidad aparente se realiza normalmente mediante cuatro electrodos' dos para inyectar la corriente y otros dos para medir la diferencia de potencial 0os dispositios lineales más utilizados son2 /enner' Sclum-erger' do-le dipolo' poloIdipolo y poloIpolo 0as prospecciones geoeléctricas se diiden normalmente en dos tipos2 SEV y $E El SEV tiene como o-.etio determinar la ariación de la resistiidad con la profundidad' lo *ue es adecuado' por e.emplo' en la determinación de las diferentes capas o estratos de un suelo 0a $E trata de determinar la ariación de la resistiidad a una profundidad determinada y se utiliza por e.emplo en prospecciones ar*ueológicas $uando se pretende o-tener imágenes en dos o tres dimensiones de la distri-ución de resistiidad del su-suelo es más adecuado utilizar una com-inación de calicatas y SEV Se proponen configuraciones multielectródicas -asadas en dispositios clásicos $on ;J electrodos el n+mero máximo de medidas independientes es de ;68 El n+mero de medidas se puede incrementar desplazando la agrupación de electrodos perpendicularmente Para acelerar el proceso de medida se utiliza un sistema de medida automático (#l-erto' ;GGK) *ue permite cual*uier com-inación de electrodos inyectores y detectores 3e-ido a las reducidas dimensiones de la cu-eta utilizada para realizar medidas en ella-oratorio' sólo es posi-le implementar las configuraciones Sclum-erger y do-le dipolo Esta +ltima necesita un gran margen dinámico en el detector
Ubicación El SEV se realizo en el campo experimental de la !niersidad #utónoma $apingo en el campo experimental "El Rancito" .unto al pozo &altepa' como se muestra en la siguienteimagen $ro*uis de localización
Materiales • • • • • • •
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@ateriales utilizados en la fase de campo ; !nidad principal 4errameter S#S 5661 7 !nidad reforzadora de 4errameter S#S 7666 5 $uatro electrodos de acero inoxida-le 8 $uatro electrodos de co-re 9 3os electrodos impolariza-les J 3os carretes de ca-les de 96 metros de ilo de ; mm7 para los electrodos depotencia K 3os carretes con ca-les de K96 metros de ilo de 6K9 mm7 para electrodos de corriente' aun*ue presenta un excedente para enrollarlos en el carrete H Solución salina G $aimanes ;6 @arro ;; Pinzas ;7 $inta métrica ;5 >ormato de registro de datos del SEV con arreglo Sclum-erger ;8 $alculadora' lápiz y goma @ateriales utilizados en la fase de ga-inete ; Programa de computo RES& P0!S' para el análisis e interpretación 7 mpresora Lp laser
Metodología •
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>ase de campo ; Se eligió el lugar de sondeo de acuerdo a las caracter,sticas topográficas del lugar ya *ue se de-e de considerar una a-ertura de carretes de K96 metros 7 Se clao una -arra de ierro *ue se utilizo como punto central de SEV y del arreglo 5 Se -usco un punto de orientación del arreglo para asegurar su linealidad
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8 Se midieron acia am-os lados del arreglo los distancias en las *ue se u-icaron los electrodos de potencial @ y < Estas distancias son ;' 77' ;6 y 5H metros comenzando del centro del SEV mediante la cinta métrica' los ca-les se amarraron al fierro central 9 Se instalo el 4errameter S#S 5661 y después de unas cuantas lecturas se coloco el reforzador 4erramenter 7666' cecando *ue el olta.e de la -ater,a sea la adecuada J Se procedió a llenar los datos generales *ue piden en el formato de la práctica K 3espués de esto se procedió a la toma de datos conforme a la distancia #1D7' configurando el aparato para *ue nos diera 8 repeticiones de datos H Se anotaron los datos proporcionados por el dispositio en el formato de registro de la información' procediendo a multiplicar por la constante ? el promedio de las dos +ltimas lecturas para o-tener la resistiidad aparente en cada punto G nmediatamente después de anotar los datos' se grafica-an los datos de resistiidad aparente contra la distancia #1D7 en la grafica *ue se ten,a anexa al formato esto para o-serar el comportamiento de los materiales a la resistiidad
Resultados # continuación se muestra la ta-la *ue se o-tuo en el sitio donde fue realizada la práctica
1.64
1.639
0.91
0.91
0.63
0.63
0.46
0.48
0.34
0.35
0.818
0.819
0.625
0.624
0.272
0.274
0.456
0.457
0.35
0.351
0.252
0.252
0.176
0.177
0.111
0.112
0.074
0.073
0.05
0.051
0.219
0.241
0.031
0.039
0.149
0.149
0.088
0.088
0.059
0.058
0.04
0.038
0.029
0.028
0.02
0.019
0.014
0.014
0.053
0.052
0.011
0.009
0.035
0.037
0.007
0.007
0.023
0.024
0.013
0.019
0.079
0.011
Estos datos se utilizaron para la interpretación con el softMare RES& P0!S 789' los datos *ue se o-tuieron se o-seran a continuación2
Nrafica del sondeo en ella se muestra los datos de la resistiidad de los materiales contra los diersos alores de #1D7' a demás se puede o-serar el a.uste de la cura a los puntos en cual se logro por medio de iteraciones *ue realizo el programa con el fin de tener un modelo de resistiidades' este llego a tener un error de tan solo ;8K8G O lo cual nos indica *ue es muy -uena la aproximación a los datos tomados en campo Paralelo a la grafica se o-tuieron los datos de 9 capas' de las cuales solo se conocen las profundidades de 8 de ellos por lo *ue la *uinta capa ya no se considera aun teniendo el alor de su resistiidad' esto por*ue no se sa-e asta dónde termina esta capa Resistividad (?·m) 42.1624 309.281 38.7964 104.8812
3espués de los ;9H7G89 metros el material presenta una resistiidad de 957J79 (ACm) por lo *ue se puede decir *ue se trata de materiales arcillosos lo cual indica *ue no es segura la presencia delagua 3e lo anterior se puede decir *ue solo en dos capas ay posi-ilidades de presencia de agua dulce' estas son la capa 7 y la capa 8' ya *ue en estas capas existen medios granulares' lo *ue indica -uena permea-ilidad y transitiidad
Conclusión Se puede concluir *ue con este estudio nos dimos cuenta *ue solo pueden existir dos capas con posi-ilidades de presencia de agua' por lo *ue se re*uiere de un estudio más detallado para sa-er con exactitud la presencia o ausencia de agua' paralelo a ell os aprendimos un tema de suma importancia ya *ue en estos tiempo se necesitan de estos estudios para la extracción de agua' lo cual es muy necesaria para la ida diaria' como para el consumo umano' para el agua de riego' para a-readero y demás
Bibliografía •
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Nutierez $arrillo' < (;GHG) #puntes de Neoidrologia 4esis profesional 3epartamento de rrigación $olorado 0anda' Ro-erto e Lino.osa Rangel' uan ;GG; 3efinición de la estratigraf,a y geometr,a del acu,fero de $apingo' utilizando prospección geoeléctrica 3epartamento de rrigación !niersidad #utónoma $apingo nternet2 ttp2DDMe-usalesDQ.aisanDidroDtemasDSEVpdf ttp2DDMMMtdrcescaesDtesisupcDaaila-leDtdxI68;H;6;I6H;H;9DD69capiItulo7pdf
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