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1.3 GUÍA DE TRABAJO 1.3.1 Guía para el Profesor 1.3.1.2 Procedimiento de Adquisición de Datos.

1. Escoger el punto de central, es decir, bajo este punto se realizará el SEV. Se recomienda, dependiendo del caso, que sea un punto “centrado”, es decir, que exista el espacio adecuado a ambos lado de éste punto para ubicar los electrodos tan lejos como sea necesario.

2. Ubicar el Equipo SEV, cables, etc. en el punto central. (ver Figura 1.3) 3. Conectar los el amperímetro en serie y el voltaje en paralelo a los cables de

corriente (cables del carrete) y de potencial (cables cortos), respectivamente.

4. Con la huincha, medir una distancia MN/2 inicial a ambos lados del centro y enterrar los electrodos (barras de cobre) a esa distancia.

5. Con la huincha, medir una distancia AB/2 inicial a ambos lados del centro y enterrar los electrodos (barras de cobre) a esa distancia.

6. Tratar de que los electrodos y el centro queden alineados. 7. Conectar los cables de corriente a los electrodos de los extremos y los

cables de potencial a los electrodos centrales. 8. Cerrar el circuito de corriente en serie, uniendo un cable de corriente al

amperímetro externo y éste a su vez conectarlo a una conexión de corriente del equipo SEV, mientras que el otro cable de corriente se conecta directamente al equipo SEV.

9. Conectar los cables de potencial al voltímetro externo o a las conexiones de potencial del SEV. También es posible conectar los cables a ambos voltímetros con el cuidado de que sean en paralelo.

10. Prender el equipo SEV, el amperímetro y voltímetro. 11. Dejar el amperímetro para que mida en A y el voltímetro en mV, aunque

esto dependerá de cada experiencia. 12. El equipo esta listo para comenzar la medición. 13. Aplicar corriente en sentido positivo (Ciclo Directo) moviendo el switch hacia

arriba, aunque esto dependerá de la polaridad de conexión entre el equipo y los instrumentos de medición.

14. Tomar nota de los valores de Corriente y Voltaje dados por los instrumentos. Tratar de que los valores sean tomados al mismo tiempo. Para logra esto los multímetros cuentan con un botón que sirve para congelar la medida.

15. Mover el switch de polaridad hacia el centro para dejar de inyectar corriente.

16. Mover el switch de polaridad en sentido contrario (hacia abajo) (Ciclo Reverso) y anotar nuevamente los valores de Corriente y Voltaje.

17. Mover nuevamente el switch hacia el centro y apagar el equipo SEV. 18. Desconectar los electrodos de corriente para poder moverlos.

31

Figura 1.3: Montaje del Equipo. 19. Desplazar los electrodos de corriente unos metros más hacia los extremos,

es decir, variar la distancia AB/2. y mantener constante la separación entre los electrodos de potencial.

20. Conectar nuevamente los electrodos de corriente y realizar una nueva medición, repitiendo los pasos desde el 10 al 18.

21. Realizar nuevas medidas con distintos valores de AB/2 hasta que la diferencia de potencial entre el ciclo directo y el reverso sea pequeña (< 10 mV), aunque depende de la experiencia.

22. Aumentar la distancia MN, dejando fija la última distancia AB para poder comparar la medición ya que se estaría midiendo el mismo punto en profundidad.

23. Se aumenta una vez MN y luego comienza a aumentarse de nuevo AB hasta que las lecturas de Voltaje disminuyan nuevamente, y así volver a aumentar MN.

24. Cuando ya se han tomado las medidas necesarias, o ya no se puede penetrar más en el terreno debido a la falta de cables más largos o a las características del terreno, apagar y guardar el equipo.

32

1.3.1.2 Análisis e Interpretación de Datos. Para el cálculo de la resistividad aparente, es conveniente ingresar los datos a una planilla Excel y calcular el voltaje y corriente de los ciclos combinados.

2RD

C

VVV

−=

donde VC = Voltaje del Ciclo Combinado VD = Voltaje del Ciclo Directo VR = Voltaje del Ciclo Reverso La misma fórmula se utiliza para calcular la corriente del ciclo combinado. Es necesario el cálculo de los ciclos combinados debido a que el medio posee un potencial natural (Como el experimento de la batería de papa), por lo que los datos se deben corregir por este factor. Una vez calculados el Voltaje y la Corriente de los ciclos combinados, se procede a calcular el factor geométrico y finalmente la resistividad aparente. Es importante notar que para iguales valores de AB/2, deben resultar valores similares de resistividad aparente, aunque MN sea distinto, debido a que se tiene similar profundidad de investigación. Esto sirve a modo de calibración de las mediciones.

33

A continuación en la Tabla N°1 se presentan los resultados del SEV obtenidos para el terreno.

Tabla N°1: Resultados SEV en Plaza Ercilla. Se creó un archivo de texto de extensión .dat para que sea leído por el programa sev_s_mo.m hecho en Matlab, que ajusta un modelo de capas a los datos por prueba y error. El archivo .dat tiene el siguiente formato: 1 63.4 1.5 79.0 2 83.1 5 97.8 7.5 114.6 10 132.7 15 159.6 20 190.95 30 198.9 40 164.2 50 121.6 60 106.4 70 59.15 82.5 31.15

Método Eléctrico SEV, Plaza Ercilla, Julio 22, 2005. Perfil N-S, con centro en cuadrado de pasto de la plaza, en bandejón este. Ciclo Directo Ciclo Reverso Ciclos Comb. rho apr.

AB/2(m) MN(m) V(mV) I(Amp) V(mV) I(Amp) V(mV) I(Amp) K (m) (ohm-

m) 1 1 -12260 0,4569 12180 -0,452 12220,00 0,45 2,36 63,36

1,5 1 -4290 0,3423 4610 -0,3652 4450,00 0,35 6,28 79,04 2 1 -2580 0,365 2870 -0,4074 2725,00 0,39 11,78 83,13 5 1 -312 0,2673 405 -0,3105 358,50 0,29 77,75 96,49 5 1 -296 0,2579 417 -0,3016 356,50 0,28 77,75 99,09

7,5 1 -334 0,5165 346 -0,5272 340,00 0,52 175,93 114,62 10 1 -181,3 0,4359 190,3 -0,4418 185,80 0,44 313,37 132,68 15 1 -63,3 0,2997 76,9 -0,3206 70,10 0,31 706,07 159,59 20 1 -22,7 0,2174 36,3 -0,2563 29,50 0,24 1255,85 156,42 20 5 -148 0,2193 298 -0,27 223,00 0,24 247,40 225,51 30 5 -72,7 0,2822 120,9 -0,2643 96,80 0,27 561,56 198,93 40 5 -31,9 0,3023 82,3 -0,3942 57,10 0,35 1001,38 164,19 50 5 -10,9 0,1547 17,4 -0,1736 14,15 0,16 1566,87 135,07 50 10 -15,6 0,1534 30,1 -0,1754 22,85 0,16 777,54 108,07 60 10 -41,9 0,214 0,6 -0,2346 21,25 0,22 1123,12 106,40 70 10 -32,7 0,0921 -24,5 -0,1084 4,10 0,10 1531,53 62,64 70 15 45,2 0,0914 56,2 -0,1091 5,50 0,10 1014,47 55,66

82,5 15 38,9 0,1233 43,8 -0,1544 2,45 0,14 1413,72 24,94 82,5 15 36,5 0,1165 43,8 -0,1597 3,65 0,14 1413,72 37,36

34

La primera columna corresponde a AB/2 que da cuenta de la profundidad de investigación y la segunda columna corresponde a los valores de resistividad aparente. Cabe destacar que se promediaron los puntos que tenían igual profundidad de investigación, es decir, igual AB/2. En la Figura 1.4 se presenta el resultado del modelo:

Figura 1.4: Modelo Unidimensional Plaza Ercilla. El modelo encontrado ajusta los datos obtenidos mediante cuatro capas de distinta resistividad que se interpretan como: Capa1: capa superficial de aproximadamente 1 m de espesor con una resistividad baja del orden de 60 [Ωm] que corresponde a suelo saturado debido posiblemente a la humedad ambiental o riego. Capa2: capa de 4 metros de espesor con una resistividad de casi 100 [Ωm] que estaría representando sedimentos subsaturados debido al agua proveniente de superficie. Capa3: capa de 10 m de espesor aproximadamente, con una alta resistividad del orden de 600[Ωm] que representaría sedimentos relativamente secos.

35

Capa4: en realidad corresponde a un semi-espacio de resistividad muy baja igual a 10 [Ωm] a una profundidad de 15 m. Por el valor de resistividad, se interpreta como sedimentos sobresaturados en agua que posiblemente corresponda a un nivel freático, pero sería muy superficial, aunque no se descarta algún tipo de infiltración que se entrampe a ese nivel de profundidad. A modo de conclusión de esta experiencia, los valores de resistividad corresponden a los esperados para este tipo de terreno, aunque la interpretación de los niveles más profundos queda abierta.

36

1.3.1.3 Ejemplos de otras Experiencias. Parque O’Higgins: Principalmente son rellenos sedimentarios moderadamente compactos de mediana a baja resistividad. La medición se realizó el 29 de Marzo y 7 de Abril de 2005, antes de la época de lluvias. La tabla N°2 muestra los resultados obtenidos.

Tabla N°2: Resultados SEV Parque O’Higgins. El modelo de capas obtenido para este set de datos se obtuvo utilizando el programa sev_s_mo que fue confeccionado en Matlab. El modelo se presenta en la figura 1.5.

Método Eléctrico SEV, Prueba P. OHiggins, Marzo 29, 2005. Perfil con centro a aprox. 100 m al Este de entrada Tupper.

Ciclo Directo Ciclo Reverso Ciclos Comb. rho apr.

AB/2 (m)

MN (m) V(mV)

I (Amp) V(mV) I(Amp) V(mV) I(Amp) K (m)

(ohm-m)

1,25 1 -7900 -0,18 7950 0,18 7925,0 0,180 4,1 181,5 2,5 1 -2140 -0,18 2270 0,19 2205,0 0,185 18,8 224,7 5 1 -553 -0,21 630 0,19 591,5 0,200 77,8 230,0

10 1 -94 -0,15 136 0,15 115,0 0,150 313,4 240,3 20 1 3,3 -0,23 62 0,22 29,4 0,225 1255,9 163,8 30 1 20,8 -0,25 36 0,22 7,6 0,235 2826,6 91,4 30 4 -26 -0,28 37 0,3 31,5 0,290 703,7 76,4

Método Eléctrico SEV, Prueba P. OHiggins, Abril 7, 2005.

Ciclo Directo Ciclo Reverso Ciclos Comb. rho apr.

AB/2 (m)

MN (m) V(mV)

I (Amp) V(mV) I(Amp) V(mV) I(Amp) K (m)

(ohm-m)

8 1 -980 -0,95 1000 0,96 990,0 0,955 200,3 207,6 8 2 -1910 -0,92 1924 0,88 1917,0 0,900 99,0 210,8

16 1 -48 -0,25 75 0,24 61,5 0,245 803,5 201,7 16 2 -86 -0,23 132 0,21 109,0 0,220 400,6 198,5 30 1 7,5 -0,31 25,2 0,29 8,9 0,300 2826,6 83,4 30 2 12 -0,29 45 0,27 16,5 0,280 1412,1 83,2

37

Figura 1.5: Modelo de capas para Parque O’Higgins. El modelo de capas que se ajusta a los datos es el que está representado por las líneas rojas, el ajuste del modelo es la línea azul y los datos corresponden a las cruces. Se observan tres capas:

1. Capa1: capa superficial de 1 m de espesor con una resistividad cercana a los 200 Ωm que podría corresponder a la superficie húmeda producto del riego o del contacto con la humedad atmosférica.

2. Capa2: capa intermedia de 9 m de espesor con resistividad del orden de 300 Ωm que indicaría sedimentos un poco más secos.

3. Capa3: capa inferior con resistividad del orden de 20 Ωm a 30 m de profundidad, que estaría indicando posiblemente la cercanía del nivel freático.

38

Linderos: Principalmente son rellenos sedimentarios moderadamente compactos de mediana a baja resistividad. La medición se realizó el 4 de Junio del 2005, en plena época de lluvias. La tabla N°3 muestra los resultados obtenidos.

Tabla N°3: Resultados SEV en Linderos. El modelo de capas se presenta a continuación en la Figura 1.6.

Método Eléctrico SEV, Parcela Linderos, Junio 4, 2005. Perfil N-S, con centro bajo árboles a aprox. 10 m al oeste de frente de casa.

Ciclo Directo Ciclo Reverso Ciclos Comb. rho apr.

AB/2 (m)

MN (m) V(mV)

I (Amp) V(mV) I(Amp) V(mV) I(Amp) K (m)

(ohm-m)

1,00 1,00 -13920 -0,88 14100,00 0,88 14010,00 0,88 2,36 37,44 1,00 1,00 -12920 -0,33 12960,00 0,33 12940,00 0,33 2,36 92,39 1,00 0,50 -4750 -0,34 4880,00 0,36 4815,00 0,35 5,89 81,04 2,50 1,00 -2520 -0,90 2720,00 0,90 2620,00 0,90 18,85 54,78 2,50 1,00 -5333 -0,60 5480,00 0,60 5406,50 0,60 18,85 169,85 5,00 1,00 -1290 -0,40 1380,00 0,40 1335,00 0,40 77,75 259,51 5,00 1,00 -1307 -0,40 1391,00 0,40 1349,00 0,40 77,75 262,23 5,00 1,00 -920 -0,79 1100,00 0,77 1010,00 0,78 77,75 100,63 5,00 2,00 -2610 -0,40 2690,00 0,41 2650,00 0,41 37,70 246,67

10,00 1,00 -362 -0,85 575,00 0,83 468,50 0,84 313,37 174,68 10,00 1,00 -442 -0,47 447,00 0,49 444,50 0,48 313,37 290,20 15,00 1,00 -463 -0,85 451,00 0,85 457,00 0,85 706,07 379,62 20,00 1,00 -93,4 -0,90 315,00 0,89 204,20 0,89 1255,85 286,95 20,00 1,00 -189,0 -0,47 165,00 0,45 177,00 0,46 1255,85 483,23 25,00 1,00 -95,0 -0,34 74,00 0,33 84,50 0,34 1962,71 495,07 30,00 1,00 -54,9 -0,27 33,20 0,26 44,05 0,27 2826,65 469,86 30,00 1,00 7,1 -0,84 218,00 0,83 105,45 0,83 2826,65 357,59 30,00 5,00 -396,0 -0,83 607,00 0,82 501,50 0,83 561,56 341,30 30,00 2,00 -46,0 -0,27 122,10 0,26 84,05 0,27 1412,15 447,89 40,00 4,00 -157,3 -0,26 -2,10 0,25 77,60 0,26 1253,50 381,46 40,00 4,00 -160,6 -0,25 -7,30 0,25 76,65 0,25 1253,50 384,32 40,00 5,00 -277,0 -0,95 485,00 0,96 381,00 0,96 1001,38 399,44 50,00 4,00 -144,7 -0,28 -41,40 0,27 51,65 0,28 1960,35 368,19 60,00 5,00 -55,0 -0,88 255,00 0,86 155,00 0,87 2258,02 402,48 66,00 4,00 -109,0 -0,12 -86,40 0,12 11,30 0,12 3418,05 321,87 66,00 10,00 -40,6 -0,12 11,90 0,12 26,25 0,12 1360,62 297,64 80,00 5,00 41,0 -0,66 157,00 0,66 58,00 0,66 4017,31 352,45 80,00 10,00 18,0 -0,68 246,00 0,67 114,00 0,67 2002,77 338,77 94,00 10,00 48,3 -0,46 153,60 0,48 52,65 0,47 2768,06 310,88 94,00 15,00 41,2 -0,45 197,80 0,48 78,30 0,46 1838,83 311,61

39

Figura 1.6: Modelo de capas para Linderos. En el modelo se pueden observar tres capas:

1. Capa Superficial: de aproximadamente 1.5 m de espesor con una resistividad de 35 Ωm, indicando sedimentos con un contenido importante de agua que se puede explicar por el riego constante del lugar.

2. Capa Intermedia: de unos 30 metros de espesor con una alta resistividad (700 Ωm) que estarían indicando sedimentos muy secos.

3. Capa Inferior de unos 40 Ωm de resistividad, lo cual indica la presencia cercana del nivel freático, no antes de 100 m de profundidad.

40

1.3.2 Guía para el Alumno. 1.3.2.1 Procedimiento de Adquisición de Datos.

1. Escoger el punto de central donde se realizará el SEV. 2. Conectar los el amperímetro en serie y el voltaje en paralelo a los cables

de corriente (cables del carrete) y de potencial (cables cortos), respectivamente.

3. Con la huincha, medir una distancia MN/2 inicial a ambos lados del centro y enterrar los electrodos (barras de cobre) a esa distancia.

4. Con la huincha, medir una distancia AB/2 inicial a ambos lados del centro y enterrar los electrodos (barras de cobre) a esa distancia.

5. Tratar de que los electrodos y el centro queden alineados. 6. Conectar los cables de corriente a los electrodos de los extremos y los

cables de potencial a los electrodos centrales. 7. Cerrar el circuito de corriente en serie, uniendo un cable de corriente al

amperímetro externo y éste a su vez conectarlo a una conexión de corriente del equipo SEV, mientras que el otro cable de corriente se conecta directamente al equipo SEV.

8. Conectar los cables de potencial al voltímetro externo o a las conexiones de potencial del SEV. También es posible conectar los cables a ambos voltímetros con el cuidado de que queden en paralelo.

9. Prender el equipo SEV, el amperímetro y voltímetro. 10. Dejar el amperímetro para que mida en A y el voltímetro en mV. 11. El equipo esta listo para comenzar la medición. 12. Aplicar corriente en sentido positivo (Ciclo Directo) moviendo el switch

de polaridad hacia arriba, aunque esto dependerá de la polaridad de conexión entre el equipo y los instrumentos de medición.

13. Tomar nota de los valores de Corriente y Voltaje dados por los instrumentos. Tratar de que los valores sean tomados al mismo tiempo. Para logra esto, los multímetros cuentan con un botón que sirve para congelar la medida.

14. Mover el switch de polaridad hacia el centro para dejar de inyectar corriente.

15. Mover el switch de polaridad en sentido contrario (hacia abajo) (Ciclo Reverso) y anotar nuevamente los valores de Corriente y Voltaje.

16. Mover nuevamente el switch hacia el centro y apagar el equipo SEV. 17. Desconectar los electrodos de corriente para poder moverlos. 18. Desplazar los electrodos de corriente unos metros más hacia los

extremos, es decir, variar la distancia AB/2 y mantener constante la separación entre los electrodos de potencial.

19. Conectar nuevamente los electrodos de corriente y realizar una nueva medición, repitiendo los pasos desde el 10 al 18.

20. Realizar nuevas medidas con distintos valores de AB/2 hasta que la diferencia de potencial entre el ciclo directo y el reverso sea pequeña (< 10 V), aunque depende de la experiencia.

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21. Para que la diferencia entre los valores de potencial del ciclo directo y reverso aumenten es necesario aumentar la distancia MN, dejando fija la última distancia AB para poder comparar la medición ya que se estaría midiendo el mismo punto en profundidad.

22. Se aumenta una vez MN y luego comienza a aumentarse de nuevo AB hasta que las lecturas de Voltaje disminuyan nuevamente, y así volver a aumentar MN.

23. Cuando ya se han tomado las medidas necesarias, o ya no se puede penetrar más en el terreno debido a la falta de cables más largos o a las características del terreno, apagar y guardar el equipo.

1.3.2.2 Análisis e Interpretación de Datos. Para el cálculo de la resistividad aparente, es conveniente ingresar los datos a una planilla Excel y calcular el voltaje y corriente de los ciclos combinados.

2RD

C

VVV

−=

donde VC = Voltaje del Ciclo Combinado VD = Voltaje del Ciclo Directo VR = Voltaje del Ciclo Reverso La misma fórmula se utiliza para calcular la corriente del ciclo combinado. Es necesario el cálculo de los ciclos combinados debido a que el medio posee un potencial natural (Como el experimento de la batería de papa), por lo que los datos se deben corregir por este factor. Una vez calculados el Voltaje y la Corriente de los ciclos combinados, se procede a calcular el factor geométrico y finalmente la resistividad aparente. Los datos de resistividad aparente y profundidad de investigación deben ser graficados en un grafico log-log. Para encontrar un modelo de resistividad del medio, se debe usar un programa hecho en Matlab (sev_s _mo) que será explicado en clases.