INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DE

COATZACOALCOS

METODOS ELECTRICOS

UNIDAD III METODOLOGA DE LOS SONDEOS ELCTRICOS VERTICALES.

INGENIERIA PETROLERA 5-D

EBERT OSIRIS

UNIDAD III

METODOLOGIA DE LOS SONDEOS ELECTRICOS VERTICALES

3.1 PROPIEDADES ELCTRICAS DE LAS ROCAS

La resistividad es una de las propiedades de las rocas que han sido y son usadas comnmente

para la interpretacin de registros geofsicos de pozos, pues por medio de esta propiedad se

logran determinar ciertos parmetros de los yacimientos como, la porosidad y la saturacin de

fluidos, los cuales son considerados los ms representativos durante la interpretacin de un

registro.

Una caracterstica elctrica muy importante en las rocas es la resistividad, sta se define en

base a la resistividad de cualquier conductor que est presente en la formacin de rea y

longitud unitarias, la unidad de medida est dada por el Ohm m2/m, y se simboliza con la letra

.

En general se puede mencionar que la mayora de las rocas no conductoras son rocas secas,

pero cabe aclarar que existen algunas excepciones. A diferencia de las que contienen fluidos

como el agua salada se consideran rocas conductoras. En cada formacin su resistividad in situ

depender de la cantidad de agua que est contenida en la formacin, as como tambin se

encuentre distribuido el fluido dentro de la roca que se encuentre en estudio. Cabe mencionar que

cuando la formacin es arcillosa, los valores de resistividad se vern alterados por la cantidad y

distribucin de la arcilla.

Resistividad de las formaciones parcialmente saturadas

Esta propiedad se presenta cuando el gas y el aceite estn presentes en una roca de tipo porosa en

conjunto con una cierta cantidad de agua salada, por lo que su resistividad ser mayor que Ro,

esto se debe a que existe una cantidad de agua salada que esta interactuando con los poros de la

roca y la cual permite que fluya una corriente elctrica, este cantidad de agua podemos

determinarla como Sw.

La resistividad que est presente en una roca parcialmente saturada con agua, no solo depende de

Sw, tambin depende de la distribucin del espacio poroso. La distribucin de la fase fluido

dentro de las rocas depende de las propiedades de mojabilidad al cual este sometida dicha roca,

de la direccin de flujo y a su vez del tipo de porosidad, ya sea intergranular, vugular o ambas.

Propiedades radioactivas de las rocas

En 1939 se empez a trabajar en la propiedades radioactivas de las rocas, para esa poca el

conocimiento de esta propiedad de las rocas era muy reducido, pero ya se utilizaba el registro de

rayos gamma para determinar cualitativamente la litologa de la formacin (arcillosidad de las

rocas) y para fines de correlacin geolgica, una de las grandes ventajas que aport este

instrumento es que la medicin poda tomarse en agujeros ademados, pues permiti que se

tomaran registros en pozos donde nunca se haban podido tomar por la situacin tcnica en que se

encontraban.

Casi toda la radiacin gamma en la tierra es emitida por el isotopo radiactivo de potasio de peso

atmico 40 y por elementos radiactivos de la serie uranio y torio.

Cada uno de estos elementos emite rayos gama cuyo nmero y energa son distintivos de cada

elemento.

El potasio (k40) emite rayos gamma de un solo nivel de energa de 1.46mev mientras que las

series de uranio y torio emiten rayos gama de varios niveles de energa.

3.2 POTENCIAL DE UN ELECTRODO PUNTUAL DE CORRIENTE

Si bien es tericamente posible determinar la disposicin geomtrica de las lneas de corriente, en

la prctica resulta ms conveniente la determinacin de las lneas de circulacin nula mediante la

localizacin de los puntos de igual potencial. Esta modalidad tiene la ventaja de ser precisa y de

fcil aplicacin, ya que para trazar las lneas equipotenciales no es necesario medir diferencias de

potencial.

Si el medio entre ambos electrodos es homogneo las distribuciones de la corriente y el

Potencial son regulares y pueden ser fcilmente calculadas.

Si en este medio se intercalan cuerpos conductores o aisladores, se produce una distorsin de la

corriente: las lneas de corriente sern atradas por los buenos conductores mientras que los

aisladores las rechazarn.

Las determinaciones pueden efectuarse tanto con corriente continua como con corriente alterna.

En este ltimo caso, deben prevenirse dos limitaciones que pueden ser muy severas si las

condiciones experimentales son desfavorables.

Las zonas ms convenientes para la determinacin de las equipotenciales son: la zona

Intermedia entre los electrodos de corriente y la inmediatamente prxima a uno de los electrodos

(con el otro en infinito), en este caso, debido a la rpida variacin del campo puede haber

dificultad en advertir e interpretar las deformaciones de las equipotenciales.

Por otra parte, debido al predominante rol jugado por la posicin del electrodo activo respecto de

la heterogeneidad, su mejor deteccin puede requerir ms de un levantamiento con diferente

posicin del electrodo.

3.3 FUNDAMENTOS DE LOS SONDEOS ELCTRICOS VERTICALES

Los sondeos elctricos verticales [S.E.V.] constituyen uno de los mtodos de campo para

determinar la variacin en profundidad de las propiedades elctricas del subsuelo. Los S.E.V.

consisten en una serie de determinaciones de resistividades aparentes, efectuadas con el mismo

tipo de dispositivo y de separacin creciente entre los electrodos de emisin y de recepcin.

Los datos de resistividad aparentes obtenidos en cada S.E.V. se representan por medio de curvas,

en funcin de las d istancias entre electrodos. Las resistividades aparentes a

se llevan en las

ordenadas y en las abscisas las distancias OA = AB / 2. La curva as obtenidas se denomina curva

de S.E.V., curva de campo o curva de resistividad aparente. La finalidad del S.E.V. es averiguar

la distribucin vertical de resistividades bajo el punto sondeado. Son tiles en zonas con

estratificacin aproximadamente horizontal, en las que las propiedades elctricas varas

principalmente con la profundidad, ms bien que lateralmente.

La especificacin de espesores y resistividades de cada medio estratificado, recibe el nombre de

"corte geoelctrico". Los cortes geoelctricos pueden clasificarse dependiendo el nmero de

capas que lo componen; es decir de dos capas (n=2), de tres capas (n=3), de cuatro.

Consideremos un medio estratificado general formado por dos semiespacios, uno que representa

la atmsfera con conductividad nula y otro que representa al terreno que es un medio heterogneo

compuesto de medios parciales homogneos e istropos, como se esquematiza en la figura 5-5.

Para caracterizar cada medio estratificado, bastar dar el espesor Ei y la resistividad

i de cada

medio parcial istropo de ndice i. Cada uno de estos medios parciales ser denominado capa

geoelctrica.

3.3.1 METODOLOGA WENNER

Es el ms til para diseos elctricos. Es un caso particular del mtodo de los cuatro electrodos

solo que aqu se disponen en lnea recta y equidistantes una distancia a , simtricamente respecto al punto en el que se desea medir la resistividad del suelo, no siendo necesario que la

profundidad de los electro dos auxiliares, sobrepase los 30 cm. El aparato de medida es un

telurmetro clsico con cuatro terminales, siendo los dos electrodos extremos los de inyeccin de

la corriente de medida (A) y los dos centrales los electrodos de medida del potencial

(V). En esta metodologa se asume que el suelo es homogneo.

Las mediciones de resistividad dependern de la distancia entre electrodos y de la resistividad del

terreno, y por el contrario no dependen en forma apreciable del tamao y del material de los

electrodos, aunque s dependen de la clase de contacto que se haga con la tierra.

La profundidad a la cual se deben enterrar los electrodos debe ser igual o menor al 5% del

espaciamiento de los electrodos. El electrodo debe tener contacto nicamente en el fondo del

orificio.

En 1915, el Dr. Frank Wenner del U.S. Bureau of Standards desarroll la teora de este mtodo

de prueba, y la ecuacin que lleva su nombre.

En la prctica se puede admitir que la resistividad aparente es, bsicamente la de las capas

comprendidas entre la superficie del suelo y la profundidad a la cual la densidad de corriente se

ha reducido a la mitad del valor en superficie, es decir, la profundidad de investigacin es 0,75 a . El eje del sondeo elctrico vertical y en consecuencia, de medida de resistividad, se encuentra en el medio del sistema simtrico compuesto por los cuatro electrodos, entre los dos de potencial.

El principio bsico de este mtodo es la inyeccin de una corriente directa o de baja frecuencia a

travs de la tierra entre dos electrodos A y B mientras que el potencial que aparece se mide entre

dos electrodos M y N. Estos electrodos estn enterrados en lnea recta y a igual separacin entre

ellos. La razn V/I es conocida como la resistencia aparente. La resistividad aparente del terreno

es una funcin de esta resistencia y de la geometra del electrodo.

Se observa esquemticamente la disposicin de los electrodos, en donde la corriente se inyecta a

travs de los electrodos exteriores y el potencial se mide a travs de los electrodos interiores.

Con este mtodo la resistividad est dada por:

P=2pi*a*R (1)

Donde:

a: Separacin entre los electrodos

R: Resistencia del terreno obtenida en la medicin

Puntos prcticos a tener en cuenta al medir la resistividad del terreno:

Al realizar las mediciones en las diferentes direcciones (Norte-Sur), (Este-Oeste), los valores de resistencia obtenidos para cada separacin entre electrodos a pueden ser promediados, no pueden ser promediados valores obtenidos con diferentes a .

No hacer medidas cuando el suelo est hmedo por causa de la lluvia; la medida de resistividad se debe hacer en tiempo seco preferiblemente.

No se deben hacer medidas con condiciones atmosfricas adversas (lluvias y tormentas). Los electrodos deben de ser de cobre. Es conveniente que se realicen mediciones en diferentes direcciones para un mismo

sondeo, por ejemplo de Norte a Sur y de Este a Oeste, debido a las caractersticas de

heterogneas de los suelos.

Al elegir la profundidad de exploracin no se recomiendan profundidades mayores a los 8 m, puesto que es muy difcil poder llegar con las tomas de tierra hasta esos niveles.

No es conveniente que las mediciones se realicen donde existan tomas de tierra o tuberas, puesto que las mismas provocan que la corriente que se inyecta en el terreno tome otra

trayectoria no deseada perturbando as el resultado.

Si se quiere conocer la resistividad existente en una puesta a tierra, es obligatorio realizar la medicin en una zona cercana a la misma, con caractersticas similares y con la misma

conformacin geolgica, a una separacin igual o mayor a tres veces la separacin de los

electrodos.

Al utilizar el mtodo de Wenner para la medicin de la resistividad del terreno se obtiene un

valor de resistencia, como la relacin entre la diferencia de potencial entre los electrodos medios

y la corriente de los electrodos externos. Al variar la separacin de los electrodos se obtienen

valores diferentes de resistividad por lo que se denomina resistividad aparente la obtenida en cada

medicin, por lo tanto se construyen perfiles de la resistividad aparente vs la separacin de los

electrodos y resistividad aparente vs profundidad de exploracin.

De los diversos perfiles de resistividad aparente obtenidos, debe pasarse a asumir la resistividad

con que se proceder al diseo. Este valor ser necesario para calcular la resistencia de puesta a

tierra y la distribucin de potenciales en la superficie del suelo, estos valores a su vez sern los

indicadores fundamentales del comportamiento del sistema de puesta a tierra.

Debido a la no uniformidad del terreno, cuando se mide la resistividad del terreno en un punto,

por cualquier mtodo, el valor que se obtiene es llamado resistividad media o aparente. Por esto

se recomienda hacer varias mediciones en el terreno en diferentes posiciones y despus sacar un

promedio de estas para obtener un valor de resistividad ms exacto.

Sin embrago como se tienen varios perfiles levantados en las mediciones, se debe obtener uno

que sea representativo del conjunto. Este puede resultar de los promedios aritmticos de los

valores correspondientes a iguales valores de separacin de los electrodos.

3.3.2 METODOLOGA SCHLUMBERGER

El mtodo de Schlumberger es de gran utilidad cuando se requieren conocer las resistividades de

capas ms profundas, sin necesidad de realizar muchas mediciones como con el mtodo Wenner.

Se utiliza tambin cuando los aparatos de medicin son poco sensibles. Solamente se recomienda

hacer mediciones a 90 grados para que no resulten afectadas las lecturas por estructuras

subterrneas.

El mtodo de Schlumberger es una modificacin del mtodo de Wenner, que emplea 4

electrodos, este dispositivo sita los electrodos de emisin y medicin en lnea recta; la variante

con respecto al mtodo de Wenner, est en que la distancia entre los electrodos M y N debe ser

mayor a un tercio de la distancia entre los electrodos de emisin A y B.

La configuracin correspondiente a este mtodo de medicin se muestra en la

Mtodo Schlumberge.

Con este mtodo la resistividad est dada por:

P= 6pi*a*R (2)

Donde:

a: Separacin entre los electrodos

R: Resistencia del terreno obtenida en la medicin

La diferencia de potencial (Campo Elctrico), leda entre los electrodos censores (M y N), es

producida por una corriente elctrica de naturaleza continua y conocida. Esta corriente se hace

circular por el subsuelo mediante los dos electrodos emisores (A y B), a expensas de una fuente

de energa elctrica convertidor.

Estos valores de Resistividad Aparente y los valores de la Secuencia de Separacin de los

electrodos A y B junto a los valores de un perfil litolgico premodelado por comparacin, son

introducidos a un programa de computacin con lo que se logra la interpretacin de los SEV,

consistentes en poder conocer la Potencia (espesor), la Resistividad Verdadera y la Profundidad

de cada unidad geolgica proyectada.

Para la caracterstica SEV (Sondeo Elctrico Vertical), la metodologa es ir separando

continuamente los electrodos emisores a los fines de aumentar la profundidad de la investigacin

y conservando siempre el eje de simetra con respecto al punto prospectado. Esta diferencia de

potencial leda est asociada a los cambios litolgicos del subsuelo.

En base a la corriente y diferencia de potencial ledos, se calcula la resistividad para cada punto

de movida de los electrodos emisores (A y B)

(Clculo de resistividad aplicando Ley de Ohm para un medio homogneo).

Esta resistividad inducida (que indica cambios en las propiedades y caractersticas del subsuelo),

es aparente ya que es medida en superficie y no in situ en cada cambio litolgico ocurrido en profundidad. Esta resistividad se grafica en papel cuadriculado logartmico de mdulo adecuado

y en funcin de la separacin de los electrodos emisores, se obtiene la denominada Curva de

Campo de Resistividad Aparente.

3.3.2.1 REGISTROS ELCTRICOS

Las unidades de perfilaje son Laboratorios porttiles que disponen de computadoras para el

registro e interpretacin de los perfiles de pozo. De la interpretacin de estos perfiles se obtienen

datos de porosidad, contenido de fluidos, y tipos delitologas. Una correcta evaluacin se logra

mediante la combinacin de los datos obtenidos en los distintos perfiles realizados en el pozos

han desarrollado mtodos de medicin de resistividad ms sofisticados a fin de medir la

resistividad de la zonalavada, Ro, y la resistividad real de la zona virgen. El registro elctrico

convencional consiste en medir la resistividad de la formacin, ofreciendo de esta manera una

herramienta muy importante para el gelogo, geofsico, petrofsico, ingeniero de petrleo y

perforador, ya que permite identificar zonas prospectivas y otras.

Estos perfiles miden las propiedades elctricas, acsticas y radioactivas de las rocas, proporcionan

informacin acerca de las propiedades elctricas de las rocas. Los sensores de la resistividad usan

electrodos o bobinas, los acsticos usan transductores snicos y los radioactivos emplean

detectores sensibles a la radioactividad. Para tal fin se utilizan distintos instrumentos montados en

una sonda que se baja al pozo mediante un cable-conductor. Este cable de acero normalmente

tiene 7 conductores elctricos que sirven para alimentar elctricamente a los equipos de pozo y al

mismo tiempo recibir en superficie los datos ledos por las diferentes sondas. A medida que se va

recogiendo el cable, la sonda va midiendo y las lecturas que son enviadas a superficie a travs

delcable, se registran en cintas magnticas, que posteriormente sern utilizadas para la

interpretacin de los datos.

Potencial espontneo (SP)

Es un registro de la diferencia de potencial entre el potencial elctrico de un electrodomvil en el

pozo y el potencial elctrico de electrodo fijo en la superficie en funcin de la profundidad.

Enfrente delutitas, la curva de SP por lo general, define una lnea ms o menos recta en el

registro, que se llama lnea base delutitas. Enfrente de formaciones permeables, la lnea muestra

deflexiones con respecto a la lnea base de lutitas; en las capas gruesas estas deflexiones tienden a

alcanzar una deflexin esencialmente constante, definiendo as una lnea de arenas. Esta curva de

potencial espontneo es muy til, ya que permite detectar capas permeables, correlacin de capas,

determinar la resistividad del agua de formacin y una estimacin aproximada del contenido de

arcillas.

Aplicaciones: El perfil de SP es utilizado para:

Detectar estratos permeables-hacer correlacin de capas-determinar valores de del agua de formacin

(Rw)-dar una idea cualitativa del contenido de arcilla en cuerpos rocosos permeables La curva de

potencial espontneo puede presentar ruidos provocados por acoples magnticos instrumentales,

perturbaciones elctricas vecinas, interferencias del cable de la herramienta y corrientes telricas.

Como en todos los dems perfiles de pozo, la resolucin vertical tiene limitaciones, que para el

SP se presentan en el modelo de la izquierda.

Por lo general, el perfil elctrico contiene cuatro curvas: Normal Corta (SN) de 16 esta mide la

resistividad de la zona lavada (Rxo), es decir la zona que fue invadida por el filtrado de lodo.

Normal Larga (NL) de 64

sta mide la resistividad la resistividad en la zona virgen (Rt).

Lateral de (18 - 8)

Es utilizada para medir la resistividad verdadera de la formacin cuando no es posible obtener un

valor preciso de la curva normal larga.

Se introducen corrientes en la formacin, por medio de electrodos de corriente y se miden los

voltajes entre los electrodos de medicin. Estos voltajes proporcionan la resistividad de cada

dispositivo. Se deben utilizar lodos conductivos a base de agua o lodos de emulsin de petrleo.

En general, cuanto mayor sea el espaciamiento entre los electrodos, mayor es la investigacin

dentro de la formacin. As, la curva lateral de 18 pies 8pulgadas, tiene mayor profundidad de

investigacin y la normal corta de 16, la ms somera.

Potencial Espontneo (Spontaneity Potencial = SP)

Es un registro no inducido. El SP de los materiales del subsuelo se origina en las clulas electroqumicas formadas

por el contacto entre las arcillas, las arenas y el lodo de perforacin, y como consecuencia del efecto electrocintico

de los fluidos que se mueven a travs de la zona permeable. El SP se mide introduciendo un electrodo en el sondeo

sin entubar, mientras que el otro electrodo se sumerge en un pozuelo excavado en la superficie y lleno de lodo de

perforacin. Se toman a hoyo desnudo. No funciona en lodo base aceite. Debido a su baja resolucin actualmente

han sido desplazados por el registro de GR.El se considera nulo (0) frente a las capas gruesas de arcilla.

La unin de todos los puntos con SP nulo permite trazar una lnea llamada comnmente

Lnea Base de las Arcillas . Por convenio, los registros se realizan de tal manera que las desviaciones hacia la

izquierda de la lnea base se consideran negativas; y las desviaciones hacia la derecha le la

lnea base se consideran positivas.

Cuando la salinidad del lodo de perforacin es mayor que la salinidad del agua de formacin, entonces se

produce un intercambio inico del pozo hacia la formacin y el SP es positivo. Cuando la salinidad

del lodo de perforacin es menor que la salinidad del agua deformacin se produce un intercambio inico

de la formacin al pozo y el SP es negativo. Las arenas poco consolidadas que contienen agua dulce poseen

registros positivos y las arenas que contienen agua salada dan registros SP negativos. Cuando la salinidad del lodo

de perforacin es similar a la salinidad del agua deformacin, entonces no se produce ningn intercambio inico y

el SP es neutro. En estos casos, el SP no sirve de mucho. Frente a las capas de lutitas no se produce intercambio

inico evidente y por lo tanto el SP es neutro. Se mide en mili voltios (mV).El SP se utiliza para identificar capas

porosas, para calcular la salinidad del agua deformacin y la resistividad del agua de formacin (Rw).

Resistividad

Es un registro inducido. La resistividad es la capacidad que tienen las rocas de oponerse al paso de corriente

elctrica inducida y es el inverso de la conductividad. La resistividad depende de la sal disuelta en los fluidos

presentes en los poros de las rocas. Proporciona evidencias del contenido de fluidos en las rocas. Si los poros de una

formacin contienen agua salada presentar alta conductividad y por lo tanto la resistividad ser baja, pero si estn

llenos de petrleo o gas presentar baja conductividad y por lo tanto la resistividad ser alta. Las rocas compactas

poco porosas como las calizas masivas poseen resistividades altas.

Tipos de Perfiles de Resistividad

Existen dos tipos principales de perfiles resistivos: el Perfil Lateral (Laterolog) y el Perfil de Induccin (Induction

Log). El perfil lateral se utiliza en lodos conductivos (lodo salado) y el perfil de induccin se utiliza en lodos

resistivos (lodo fresco o base aceite).

Dentro de los Perfiles de Induccin tenemos:

SFL= Spherical Induction Log. Para profundidades someras (0.5 1.5). Mide la resistividad de la zona lavada (Rxo).b)

MIL=LIM= Mdium Induction Log. Para distancias medias (1.5 3.0)c) DIL=ILD= Deep Induction Log. Para profundidades de ms de 3.0. Miden la resistividad de la formacin (Rt).

Dentro de los Perfiles Laterales tenemos:

MSFL= Microspheric Laterolog. Para las proximidades (1.0 y 6.0). Lee la resistividad de la zona lavada (Rxo).b) MLL = LLM =Micro Laterolog. Para las proximidades (1.0 y 6.0)c) SLL=LLS= Someric Laterolog. Para profundidades someras (0.5 y 1.5)d) DLL=LLD= Deep Laterolog. Para profundidades de ms de 3.0. Miden resistividad de la formacin (Rt).Se lee de izquierda a derecha, en escala logartmica. La unidad de medida es elohm-m, con un rango de valores que va

desde 0.2 hasta 2000 omh-m.Los registro de resistividad, tambin se utiliza para estimar contactos agua petrleo,

para calcular la resistividad del agua de formacin (Rw) y la resistividad verdadera de la formacin (Rt). Se lee de

izquierda a derecha.

3.3.2.2 REGISTROS SNICOS

Utiliza el mismo principio del mtodo ssmico: mide la velocidad del sonido en las sondas penetradas por el pozo.

Posee un emisor de ondas y un receptor. Se mide el tiempo de trnsito de dichas ondas. La herramienta se llama

BHC. El objetivo principal del perfil snico es la determinacin de la porosidad de las rocas penetradas por el pozo

(SPHI) a partir del tiempo de trnsito de las ondas.

Mientras mayor es el tiempo de trnsito, menor es la velocidad, y por lo tanto, mayores la porosidad de la roca. La

unidad de medidas el seg/m (100 500) el seg/pie (40 240).

3.3.2.3 REGISTROS RADIOACTIVOS

Proporcionan informacin acerca de las propiedades radiactivas de las rocas.

Registro de Espectrometra (NGS)

El registro de espectrometra o GR espectral sirve para determinar el tipo de arcillas que contiene una formacin. Se

basa en la relacin de proporciones de los tres minerales radiactivos principales: potasio (K), torio (Th) y uranio

(U). Las concentraciones K/Th ayudan a identificar el tipo de arcilla presentes en la formacin, mientras que la

concentracin de U indican la presencia de materia orgnica dentro de las arcillas. Si se parte del principio

que cada formacin posee un tipo de arcilla caracterstica, al registrarse un cambio en el tipo de arcilla por la

relacin (K / Th) se puede inducir que se produjo un cambio formacional. Por lo tanto el NGS puede utilizarse para

estimar contactos formacionales.

Rayos Gamma (Gamma Ray = GR)

Se basa en la medicin de las emisiones naturales de rayos gamma que poseen las rocas. Durante la meteorizacin

de las rocas, los elementos radiactivos que estas contienen se desintegran en partculas de tamao arcilla, por lo

tanto laslutitas tienen emisiones de rayos gamma mayores que las arenas. Mientras mayores el contenido de arcilla

de las rocas mayor es la emisin de GR de las mismas. Los minerales radiactivos principales son: el potasio (K), el

torio (Th) y el uranio (U).

3.3.3 SONDEOS DIPOLARES

Se tiene un Sondeo Elctrico Dipolar (SED) cuando se obtienen valores de la resistividad

aparente del subsuelo, utilizando cualquiera de los dispositivos mostrados en los grficos

anteriores, en funcin de la separacin creciente entre dipolos, El procedimiento que se emplea es

similar al aplicado en el mtodo SEV. El mtodo SED se desarroll con el propsito de

reemplazar las dificultosas mediciones de SEV profundos en los que las lneas de corriente son

demasiado largas. Como el campo dipolar decrece con R3 (Ec. 138 y siguientes), sus

requerimientos de energizacin son mayores.

El potencial de un dipolo

Ubicado un dipolo de corriente AB en un sistema de coordenadas cartesianas y siendo b = AB

En los tres casos. Suelen medirse SD bilaterales o que suele conseguirse con un solo SD

bilateral.

SD Bliateral 2

SD Bilateral 1

Distancia representativa

Los SD deben graficarse de manera similar a los SEV, lo que se consigue representando la en

funcin de la "distancia representativa", que segn el dispositivo ser:

SDO: R

SDE: R= AO = OB

SDA: pR

La determinacin de p en este ltimo caso se efecta con ayuda de un baco en funcin de la

relacin AB/R y del ngulo.

Clases de resistividad aparente en los sondeos dipolares

Las distintas resistividades se obtienen girando MN alrededor de O , previamente se establece

una convencin de signos, tanto para la corriente I como para los ngulos de los dispositivos.

Direccin de las resistividades principales

Convencin de signos en los SD1

Para aprovechar todo el desarrollo efectuado en el mtodo SEV, resulta conveniente partir de una

expresin del potencial en funcin de la resistividad Schlumberger y expresar en funcin de este

parmetro las distintas clases de resistividad de los SED.

3.4 INSTRUMENTAL USADO

Las herramientas de registro snicas son unos de los instrumentos ms utilizados para las

evaluaciones de hoy en da Su uso no se limita a la evaluacin de formaciones para la bsqueda de aceite y gas, sino que se extiende hasta la evaluacin de terminacin del pozo as como del diseo del mismo.

Las medidas acsticas se usaron por primera vez en un pozo en 1951 con el objetivo de

determinar las velocidades acsticas de las formaciones, las cuales eran necesarias para convertir

las medidas en tiempo de las seales ssmicas de exploracin en medidas de profundidad.

Al poco tiempo se descubri quelas seales de velocidad podan usarse para determinar la porosidad de las

formaciones.

De esta manera, las herramientas snicas se convirtieron rpidamente en instrumentacin indispensable para la

determinacin de presencia y cantidad de hidrocarburos en las formaciones.

Las mediciones acsticas se basan en la transmisin de energa a travs de pulsos depresin.

El perfil de velocidades un registro en funcin de la profundidad, del tiempo requerido por

una onda de sonido para atravesar una distancia determinada a travs de las formaciones

alrededor.

Este fue el primer esquema de diseo de la herramienta de registros snicos en donde se

encontraba un transmisor (rojo) que haca llegar una seal acstica al receptor (azul) que se

encontraba una distancia conocida.

Las medidas de tiempo de recorrido de la seales de el transmisor al receptor nico presentaron

muchos problemas tanto operacionales como de interpretacin.

La siguiente generacin contaba ya con dos receptores que corrigieron los efectos del lodo,

mientras que la siguiente configuracin permiti la mejora de la centralizacin, lo cual daba

lecturas ms precisas y claras sin embargo, el tiempo de viaje de las ondas en la zona a no es el mismo que en el de la zona b. Esta nueva configuracin de transmisores y receptores trajo consigo la capacidad de tener una

diferencia de tiempo de registro de igual valor y acoplamiento al dimetro del pozo.

3.4.1 ELECTRODOS DE CORRIENTE Y DE POTENCIAL

Los electrodos de potencial y corriente (C y P) deben clavarse a una profundidad de 50 a 60 cm

aproximadamente, y deben estar firmemente clavados en el suelo y tener un buen contacto con

tierra.

Con el fin de obtener una medida correcta, los tres electrodos deben estar bien alineados y la

distancia entre E y P debe ser un 62% de la distancia entre E y C (Distancia Total, DT). Esta

distancia est basada en la posicin tericamente correcta para medir la resistencia exacta del

electrodo para un suelo de resistividad homogneo.

La localizacin del electrodo P es muy importante para medir la resistencia del sistema de puesta

a tierra. La localizacin debe ser libre de cualquier influencia del sistema de puesta a tierra bajo

medida y del electrodo auxiliar de corriente. La distancia aconsejable entre el electrodo de puesta

a tierra E y el de corriente C es de 20 metros. Para comprobar la exactitud de los resultados y

asegurar que el electrodo bajo prueba est fuera del rea de influencia del de corriente, se deber

cambiar de posicin el electrodo de potencial P. La primer medicin se hace con el electrodo

auxiliar P a la distancia 0.62 x DT. La medicin se debe repetir a las distancias 0.52 x DT y 0.72

x DT.

Si los dos resultados obtenidos no difieren en ms de un 10 % con respecto a 0.62 x DT, entonces

el primer resultado ser el correcto. En caso de una diferencia superior al 10 % se debe

incrementar la distancia entre el electrodo auxiliar de corriente C y el electrodo de puesta a tierra

bajo prueba E, repitiendo el procedimiento anterior hasta que el valor de resistencia medido se

mantenga casi

invariable.

Se recomienda repetir el proceso variando la posicin de los electrodos auxiliares C y). El

resultado final a considerar ser el valor medio de los resultados obtenidos. O al menos 90P con respecto al electrodo de tierra (180

Una excesiva resistencia de los electrodos auxiliares puede impedir que la corriente que debe

pasar por el electrodo de corriente C pase por el mismo o que no se pueda medir el potencial a

travs del electrodo potencial P. Muchos equipos de medicin cuentan con indicadores que

parpadean si la medida no es vlida. Esto puede deberse a un mal contacto con el suelo o por

elevada resistividad del mismo. En estos casos, se recomienda compactar la tierra que rodea a los

electrodos de modo que se eliminen capas de aire entre los mismos y la tierra. Si el problema es

la resistividad, se puede mojar el rea alrededor del electrodo, con lo que est disminuir.

3.4.2 MULTMETROS

Un multmetro, tambin denominado polmetro, tester o multitester, es un instrumento elctrico

porttil para medir directamente magnitudes elctricas activas como corrientes y potenciales

(tensiones) o pasivas como resistencias, capacidades y otras. Las medidas pueden realizarse para

corriente continua o alterna y en varios mrgenes de medida cada una. Los hay analgicos y

posteriormente se han introducido los digitales cuya funcin es la misma

El principio del multmetro est en el galvanmetro, un instrumento de precisin utilizado para la

medida de corrientes elctricas de pequea intensidad.

El galvanmetro se basa en el giro que experimenta una bobina situada entre los polos de un

potente imn cuando es recorrida por una corriente elctrica. Los efectos recprocos imn-bobina

producen un par de fuerzas electrodinmicas, que hace girar la bobina solidariamente con una

aguja indicadora en un cuadrante: el desplazamiento producido es proporcional a la intensidad de

la corriente que circula. El modelo descrito, de imn fijo y bobina mvil, es el ms empleado para

la fabricacin de ampermetros y voltmetros. Hay tambin un modelo en el que la bobina es fija

y el imn, mvil y pendiente de un hilo, gira solidariamente con la aguja indicadora.

Existen dos tipos de multmetro:

Multmetro digital: mientras mide las magnitudes, usa circuitos para convertir los valores

digitales y luego se muestran en una pantalla

Multmetro digital: mientras mide las magnitudes, usa circuitos para convertir los valores

digitales y luego se muestran en una pantalla

Multmetro analgico: Mediante el principio de funcionamiento del galvanmetro, la aguja se

mueve sobre una escala graduada.

Multmetro analgico: Mediante el principio de funcionamiento del galvanmetro, la aguja se

mueve sobre una escala graduada.

Multmetro Digital

Multmetro Analgico

3.4.3 CABLES

Un cable incluye un conductor elctrico, una primera camisa aislante dispuesta adyacente al

conductor elctrico y que tiene una primera capacitancia inductiva especfica relativa, y una

segunda camisa aislante dispuesta adyacente a la primera camisa aislante y que tiene una segunda

capacitancia inductiva especfica relativa que es menor que la primera capacitancia inductiva

especfica relativa. Un mtodo incluye proporcionar un conductor elctrico, extruir una primera

camisa aislante que tiene una primera capacitancia inductiva especfica relativa sobre el

conductor elctrico, y extruir una segunda camisa aislante que tiene una segunda capacitancia

inductiva especfica relativa sobre el conductor elctrico, en donde la segunda capacitancia

inductiva especfica relativa es menor que la primera capacitancia inductiva especfica relativa.

3.4.4 FUENTES DE PODER

Cuando se habla de fuente de poder, (o, en ocasiones, de fuente de alimentacin y fuente de

energa), se hace referencia al sistema que otorga la electricidad imprescindible para alimentar a

equipos como ordenadores o computadoras. Generalmente, en las PC de escritorio, la ya citada

fuente de poder se localiza en la parte posterior del gabinete y es complementada por un

ventilador que impide que el dispositivo se recaliente.

La fuente de poder, por lo tanto, puede describirse como una fuente de tipo elctrico que logra

transmitir corriente elctrica por la generacin de una diferencia de potencial entre sus bornes. Se

desarrolla en base a una fuente ideal, un concepto contemplado por la teora de circuitos que

permite describir y entender el comportamiento de las piezas electrnicas y los circuitos reales.

La fuente de alimentacin tiene el propsito de transformar la tensin alterna de la red industrial

en una tensin casi continua. Para lograrlo, aprovecha las utilidades de un rectificador, de fusibles

y de otros elementos que hacen posible la recepcin de la electricidad y permiten regularla,

filtrarla y adaptarla a los requerimientos especficos del equipo informtico.

Resulta fundamental mantener limpia a la fuente de poder; caso contrario, el polvo acumulado

impedir la salida de aire. Al elevarse la temperatura, la fuente puede sufrir un recalentamiento y

quemarse, un inconveniente que la har dejar de funcionar.

Cabe resaltar que los fallos en la fuente de poder pueden perjudicar a otros elementos de la

computadora, como el caso de la placa madre o la placa de video.

En concreto podemos determinar que existen dos tipos bsicos de fuentes de poder. Una de ellas

es la llamada AT (Advanced Technology), que tiene una mayor antigedad pues data de la

dcada de los aos 80, y luego est la ATX (Advanced Technology Extended).

La primera de las citadas se instala en lo que es el gabinete del ordenador y su misin es

transformar lo que es la corriente alterna que llega desde lo que es la lnea elctrica en corriente

directa. No obstante, tambin tiene entre sus objetivos el proteger al sistema de las posibles

subidas de voltaje o el suministrar a los dispositivos de aquel toda la cantidad de energa que

necesiten para funcionar.

Adems de fuente AT tambin es conocida como fuente analgica, fuente de alimentacin AT o

fuente de encendido mecnico. Su encendido mecnico y su seguridad son sus dos principales

seas de identidad.

La ATX, por su parte, podemos decir que es la segunda generacin de fuentes para ordenador y

en concreto se dise para aquellos que estn dotados con microprocesador Intel Pentium MMX.

Las mismas funciones que su antecesora son las que desarrolla dicha fuente de poder que se

caracteriza por ser de encendido digital, por contar con un interruptor que se dedica a evitar lo

que es el consumo innecesario durante el estado de Stand By y tambin ofrece la posibilidad de

ser perfectamente apto para lo que son los equipos que estn dotados con microprocesadores ms

modernos.

3.4.4 TRABAJO DE CAMPO

Instrumentos y herramientas de campo

Para la ejecucin de los sondeos elctricos verticales se necesit de las siguientes herramientas e

instrumentos:

1 brjula azimutal marca Brunton, modelo ComPro Pocket Transit International. 1 receptor GPS porttil, marca Magellan, modelo Meridian Platinum. 4 carretes con cable de cobre de 180m c/u. 3 cintas mtricas de 50 m c/u. 15 electrodos de cobre. 3 mandarrias y 2 pares de guantes. 2 pares de pinzas de cobre y cinta adhesiva aislante. 1 mesa porttil y 1 sombrilla

La labor se inici con un reconocimiento de campo en cada localidad bajo estudio, con el

propsito de observar afloramientos, rasgos caractersticos de la geomorfologa, litologas,

drenaje superficial y topografa. En base a este reconocimiento, se ubic el emplazamiento de

cada sondeo a realizar en terrenos planos y de poca pendiente.

Se procedi a la instalacin del equipo SARIS en el punto central y su respectivo tendido en las

zonas preseleccionadas. Utilizando las cintas mtricas se colocaron los electrodos a lo largo de la

lnea del sondeo acorde al dispositivo electrdico Schlumberger.

En cada uno de los lugares seleccionados para la prospeccin geofsica se realiz una

comprobacin previa de la continuidad lateral de la respuesta elctrica, ejecutando dos tendidos,

uno principal y otro ortogonal a este de acuerdo a las limitaciones del terreno. As se corrobor la

congruencia de los datos adquiridos en cada SEV, tal que no se registrarn cambios considerables

del comportamiento elctrico. Esta tarea contribuy a establecer los rangos de valores de

resistividad asociados a las unidades litolgicas presentes.

Cada uno de los puntos de adquisicin de los SEV, se geoposicionaron con el uso de un receptor

GPS y se anot la direccin azimutal de cada tendido elctrico. Se ejecutaron en total once (11)

sondeos elctricos verticales con una configuracin electrnica Schlumberger. Se utilizaron

planillas de campo para anotar los valores de los parmetros fsicos obtenidos, como resistividad

aparente, potencial espontneo (SP), diferencia de potencial (V) y corriente transmitida (Txi)

adems de la desviacin estndar (SD) e informacin sobre el terreno y ubicacin.

3.5.1 CIRCUITOS DE MEDICIN

Los mecanismos de medicin generalmente trabajan con valores de tensin y corriente muy

pequeas, es por ello que se necesita un circuito que acomode, la seal objeto de medicin de

forma tal que pueda trabajar el mecanismo de medicin. Estos dispositivos se denominan

"Circuitos de Medicin" algunos autores los denominan "Acomodadores de medicin.

El circuito de medicin, encargado de convertir las seales de entrada para puedan trabajar los

mecanismos de medicin, que tienen como funcin convertir las seales recibidas de los

circuitos, en otra de salida, que pueda ser percibida directamente por los observadores.

Los circuitos de medicin ms comunes son:

Resistencias multiplicadoras, utilizadas como divisores de tensin en voltmetros Divisores de corriente en ampermetros Circuitos de control de temperatura Circuitos rectificadores

Al disear un instrumento de medicin realizamos las siguientes etapas primarias y esenciales:

Definir datos de diseo Concebir un esquema en bloques del sistema. Disear el circuito de cada bloque del sistema. Clculo de los elementos del circuito. Gestin de elementos. Montaje y pruebas de funcionamiento. Anlisis de fallas, medicin y diagnstico de circuitos.

3.5.2 CORRECCIN POR POTENCIAL ESPONTANEO

El mtodo del Potencial espontneo se basa en medir entre dos puntos del terreno, cual es la

diferencia de potencial elctrica generada de forma natural en el subsuelo.

El mtodo del Potencial espontneo (Self-potencial o Spontaneous potential) es un mtodo de

prospeccin elctrica que tuvo sus orgenes en la bsqueda de recursos minerales, si bien su uso

se ampli al mundo de la ingeniera civil y medioambiental, resultando ser una herramienta eficaz

en el anlisis de problemas de filtracin de aguas en el subsuelo.

Tcnica de aplicacin generalizada en la dcada de los 80 y principios de los 90, hoy en da es

una tcnica en desuso dadas las prestaciones que nos ofrecen otros mtodos en este mbito (i.e.

Tomografa elctrica).

Sin embargo la sencillez del equipo que precisa as como la facilidad de implementacin en el

campo, justifican la descripcin de este mtodo.

El origen de estos campos elctricos naturales (potenciales espontneos) est asociado a

diferentes fenmenos como por ejemplo a las variaciones de las propiedades del terreno (cambios

de humedad, de su qumica, etc.), la presencia de cuerpos metlicos, actividad biolgica de la

materia orgnica, etc.

Sin embargo de todo el conjunto de potenciales espontneos, el que nos interesa es el

denominado Potencial electrocintico (Electrokinetic potential o Streaming potential) dado que

su gnesis est ligada al paso de un fluido a travs de un medio poroso.

Por consiguiente, el objetivo de este mtodo se reduce simplemente a detectar en nuestro registro

de campo, las variaciones espaciales del potencial electrocintico.

El mtodo del Potencial espontneo es un mtodo pasivo, dado que simplemente medimos un

potencial elctrico que ya existe de forma natural en el terreno.

Esta imposibilidad de poder modificar ningn parmetro de estudio (i.e. intensidad, frecuencia,

etc.), y por tanto de intentar separar la seal de nuestro inters del resto, conllevar que el registro

de campo obtenido se vea afectado por una gran variedad de potenciales espontneos, que

perturbarn y enmascararn el potencial de nuestro inters: el potencial electrocintico. Destacar

que el orden de magnitud de estos potenciales en muchas ocasiones son similares al del propio

potencial

electrocintico, que suele ser de algunas decenas de mV.

En consecuencia nuestro primer objetivo ser el reconocer cada uno de estos fenmenos

perturbadores, para posteriormente poder filtrarlos de nuestro registro, y quedarnos simplemente

con las variaciones espaciales del potencial

electrocintico.

Aunque comnmente se denomina ruido a todas aquellas anomalas de potencial que no son de nuestro inters, basndonos en la nomenclatura usada por Corwin, estableceremos una

clasificacin de stos. As, Corwin distingue entre error y ruido. Error: seran todos aquellos errores irreproducibles asociados al propio proceso de adquisicin de

datos.

Ruido: seran todos aquellos potenciales generados de forma natural (i.e. corrientes telricas) o

artificial (i.e. actividad humana), y cuya gnesis no est ligada al movimiento del agua en el

terreno.

En el siguiente esquema se intenta resumir la mayora de los fenmenos que perturban nuestra

seal de campo.

Efecto debido al contacto suelo-electrodo

Si colocamos los electrodos en el terreno, medimos, los extraemos y volvemos a reintroducirlos

para repetir la medicin, se observa que generalmente las mediciones han cambiado. En muchos

suelos compactos conductivos, estas variaciones son inferiores de 5 o 10 mV., sin embargo para

suelos secos y resistivos estas variaciones pueden ser de decenas de mV.

Para intentar obtener unas lecturas ms consistentes, podemos realizar pequeos agujeros en el

terreno, a fin de llegar a una zona en donde las condiciones sean un poco ms estables. En

situaciones de suelo muy seco se puede proceder a verter agua para homogeneizar las

condiciones de medida (Semenov). En este caso deberemos esperar algunas horas, dada la fuerte

deriva en las mediciones producto de la filtracin libre del agua (Corwin and Hoover). En

consecuencia solo es aconsejable verter agua en condiciones extremas.

En lo que concierne al grupo de los ruidos, distinguimos entre los que generan un potencial

espontneo constante o variable en el tiempo.

La deteccin y filtracin de los ruidos transitorios pasa previamente por estimar su periodo de oscilacin temporal. Estos periodos de oscilacin pueden ir desde menos de un segundo a horas,

das e incluso meses. Los de bajo periodo podrn ser detectados a travs de propias medidas

realizadas, sin embargo para los de periodo ms grande se precisar de mtodos alternativos (i.e.

monitores telricos), para detectarlos y filtrarlos.

Del conjunto de ruidos transitorios destacamos: Corrientes telricas

Son aquellos cambios de potencial debidos a las variaciones temporales del campo magntico

terrestre. Las corrientes telricas son de origen natural y sus variaciones temporales presentan

unos periodos de oscilacin comprendidos entre los milisegundos hasta horas (Kaufman and

Keller). Ahora bien, el rango de periodos para los cuales solemos tener la mxima actividad

telrica es de 10-40 s.

(Corwin and Hoover [25]), con valores de amplitud del orden de algunos mV. Por kilmetro, si

bien en reas de gran resistividad o en zonas en las que se produce una tormenta magntica,

podemos tener anomalas de decenas e incluso de hasta centenas de mV.

Corrientes elctricas debido a la actividad humana

Las zonas industrializadas son fuente de grandes variaciones de potencial, en los que la amplitud

de las anomalas puede ser de decenas a centenares de mV /Km

(Corwin).

En cuanto a los ruidos estables o con una variacin temporal muy lenta, destacamos: Efecto topogrfico

En bastantes casos el gradiente topogrfico es fcil de reconocer. A modo de ejemplo tenemos la

figura 14, extrada del trabajo de Ernston and Scherer, en el que los autores descomponen la seal

de campo en tres componentes: efecto topogrfico, residual SP (corresponde a las anomalas

debido a la litologa) y SP noise (corresponde a la actividad biolgica).

Corrosin de elementos metlicos enterrados

La existencia de elementos metlicos enterrados en el terreno (i.e. tuberas metlicas), pueden

generar anomalas de potencial de gran amplitud (algunas centenas de mV.) de signo negativo.

En reas de actividad humana, es aconsejable un previo reconocimiento mediante tcnicas

electromagnticas para localizar posibles elementos enterrados.

3.5.3 TABLA DE TOMA DE DATOS

Para cada perfil obtendremos una grfica, en donde en el eje de abscisas colocaremos cada una de

las estaciones de medida que conformen el perfil, mientras que en el eje de ordenadas ubicaremos

cada uno de los valores del potencial espontneo medido.

Ahora, nuestro objetivo consiste en detectar y filtrar los diferentes ruidos y errores que puedan existir en nuestras medidas, a fin de quedarnos simplemente con las variaciones espaciales del potencial electrocintico.

Su magnitud suele ser del orden de algunas decenas de mV. Este proceso puede ser muy

complicado en zonas de elevado nivel de ruido (i.e. Cardona).

Adems de los perfiles, tambin es muy frecuente confeccionar mapas de isolneas de potencial

electrocintico, en los que a partir del aumento o disminucin relativa del valor del potencial en

el sentido del flujo, podremos caracterizar el problema de filtracin en el subsuelo.

A la hora de interpretar los resultados, la variacin exacta del potencial espontneo en zonas con

presencia de flujos de agua, es una funcin compleja que depende de aspectos tales como la

seccin geoelctrica, la intensidad del flujo, o la profundidad y geometra de ste (Wilt and

Corwin). Sin embargo en la prctica, y como resultado de diversos estudios as como de la

experiencia acumulada en casos reales, se han observado ciertas tendencias en el comportamiento

del potencial que se usan a modo de reglas en la interpretacin.

En el caso de analizar los resultados obtenidos a travs de los perfiles, identificaremos como

zonas susceptibles de presentar filtraciones, aquellas zonas en donde se produzcan anomalas

negativas, es decir un descenso relativo del valor del potencial electrocintico.

Dado que en la naturaleza mayoritariamente tenemos soluciones salinas mono- y bivalentes, la

capa mvil de la doble capa de Helmotz est compuesta por cationes, de forma que los iones

positivos son transportados en la direccin del flujo (Bogolovsky).

Esto conlleva que en el caso de trabajar con mapas de isolneas, en zonas en donde tengamos

flujos de agua con una trayectoria subhorizontal o descendente (i.e. al penetrar travs de un dique

de tierra o bajo el fondo de un reservorio), en general observaremos una disminucin relativa del

valor del potencial en el sentido del flujo (anomala negativa), mientras que si el flujo tiene una

trayectoria ascendente con respecto a la superficie del terreno, generalmente se producir un

aumento relativo del potencial en el sentido del flujo. Bogolovsky; Corwin

Sin embargo e independientemente de los aspectos anteriormente comentados, se ha observado

tambin que las anomalas del potencial electrocintico pueden verse afectados por la litologa

(Bogolovsky). En este sentido, zonas con alto contenido en arcilla pueden provocar anomalas

positivas, mientras que zonas con predominio de material arenoso pueden producir anomalas

negativas.

En definitiva, y dada la variedad de factores que influyen en las anomalas del potencial, la

interpretacin de los datos obtenidos depender de las caractersticas de cada problema en

concreto.

Sin embargo e independientemente de los aspectos anteriormente comentados, se ha observado

tambin que las anomalas del potencial electrocintico pueden verse afectados por la litologa

(Bogolovsky). En este sentido, zonas con alto contenido en arcilla pueden provocar anomalas

positivas, mientras que zonas con predominio de material arenoso pueden producir anomalas

negativas.

En definitiva, y dada la variedad de factores que influyen en las anomalas del potencial, la

interpretacin de los datos obtenidos depender de las caractersticas de cada problema en

concreto.

El elevado nivel de ruido (gran actividad industrial) as como a la alta presencia de sal en el

fluido, imposibilit el uso del mtodo del Potencial espontneo en Cardona. A fin de ilustrar

grficamente algunos de los aspectos anteriormente comentados, procederemos a exponer de

forma muy breve los resultados de un estudio de filtracin de agua en la presa de tierra de

Clearwater, Missouri (Butler).

Plano del mapa de Clearwater Dam en el que se muestran la ubicacin de los 4 perfiles de

electrodos del potencial espontneo.

En consecuencia la calidad del estudio depender en gran medida de la capacidad que tengamos

de detectar y minimizar todos esos ruidos y errores, a fin de quedarnos simplemente con las variaciones del potencial electrocintico.

Con objeto de solventar el problema anteriormente expuesto, se requiere que el responsable del proyecto tenga cierta experiencia.

El rango de aplicabilidad del mtodo se ve restringido enormemente cuando trabajamos en medio fisurado, as como con fluidos de elevada salinidad.

Para medios fisurados, solo en los casos de tener fisuras de pequea apertura y cierto relleno (preferentemente arenoso), la magnitud de la anomala ser lo suficientemente

significativa como para ser detectado.

En lo que concierne a la salinidad, en el caso de analizar filtraciones de agua con elevada concentracin de sal, la deteccin ser prcticamente imposible dado que la magnitud de

la anomala del potencial electrocintico ser casi inapreciable.

3.5.4. ELABORACIN DE LA CURVA DE CAMPO

La obtencin de la curva de resistividad aparente en funcin de la distancia respectiva, AB/2 o a,

es el objetivo principal de las mediciones de campo. A partir de esta curva es posible proponer

modelos estratificados horizontalmente, que desde el punto de vista terico den como resultado

una curva de resistividad aparente similar a la obtenida con las mediciones de campo. Es obvia la

importancia de obtener una curva de campo lo mas confiable posible, ya que esta es la referencia

para medir la validez de los modelos propuestos.

En general las curvas de campo de la resistividad aparente presentaran variaciones para las

diferentes ubicaciones de los electrodos de medicin. Estas variaciones indican una estructura

heterognea del terreno en estudio. Es posible encontrar curvas de resistividad aparente con

variaciones muy pequeas en relacin a los valores medidos, ver curva 1 en figura 4, en estos

casos podemos presumir que el terreno tiene una estructura homognea. Desafortunadamente

estos casos son excepcionales.

En la figura 4 se muestran algunos ejemplos de curvas de resistividad aparente. No existe regla

general que permita una interpretacin directa de estos resultados para obtener un modelo del

terreno en estudio. Lo nico que se puede concluir con certeza es la heterogeneidad del terreno, la

existencia de estratos profundos con mayor o menor resistividad que los estratos superficiales, y

en algunos casos el nmero de capas inicial del modelo propuesto. Por ejemplo para las curvas 2

y 3 podemos proponer un modelo de dos estratos.

3.6. INTERPRETACIN CUANTITATIVA

El primer paso en cualquier proceso de interpretacin es analizar la forma de la curva obtenida de

acuerdo a una clasificacin elemental deformas bsicas de un medio estratificado de tres capas

(Figura 16). Sin embargo, estas curvas bsicas se pueden combinar para generar grficas ms

complejas que puedan contener varias capas ms. Ntese que la forma de las curvas depende del

espesor relativo de las capas intermedias (Figura 16 C y D) y que el ngulo mximo de la

pendiente de la curva ascendente es de 45 en una escala log-log. Si la curva decampo asciende

con un ngulo mayor, esto sugiere un error en los datos o a efectos geomtricos debido a

interfaces inclinadas. La identificacin de las magnitudes de las resistividades reales, obtenidas a

partir de los niveles de las porciones horizontales y hombros de la grfica de campo, son buenos puntos de partida antes de comenzar una interpretacin ms elaborada. Por ejemplo, la

nica diferencia entre las curvas A y B de la Figura 16 es la resistividad de la capa 2; las

resistividades reales de la capa 1 y 3 son las mismas en ambos modelos como se puede observar

en ambos extremos de las respectivas curvas. En el caso de la Figura 16D se observa que si la

segunda capa es muy delgada (lnea punteada para h2 pequea) no se refleja su presencia en la

curva, es decir, su efecto se suprime. Por otro lado, de la Figura 16G se puede observar que el nmero de capas que se puede

identificar es igual al nmero de puntos de inflexin en la curva ms uno. La presencia de puntos

de inflexin indica el nmero de interfaces en el subsuelo de tal forma que el nmero total de

capas debe ser una ms que el nmero de interfaces entre ellas. Sin embargo, las coordenadas de

los puntos de inflexin de ninguna manera indican la profundidad a las interfaces ni proporciona

informacin especfica de la resistividad real de los estratos. A partir de la forma de la curva de

campo solo es posible estimar el nmero mnimo de capas horizontales en el subsuelo y la

magnitud relativa de la resistividad de las capas respectivas.

Las curvas de los sondeos elctricos verticales se pueden interpretar a) cualitativamente

utilizando formas bsicas de curvas, b) semi-cuantitativamente a partir de modelos grficos, y c)

cuantitativamente a partir de modelado por computadora. Este ltimo mtodo de interpretacin es

el ms riguroso pero existe el riesgo de sobre interpretar los datos debido a que las curvas de

campo de los SEV pueden tener inflexiones casi imperceptibles que requieren del juicio del

interpretador para decidir si es o no significativa la presencia de dicho rasgo en la curva.

Frecuentemente, una curva de campo ruidosa se suaviza para producir una grfica que pueda ser

interpretada ms fcilmente. En este caso no tiene mucho sentido invertir mucho tiempo en

intentar obtener un ajuste perfecto de los datos entre la curva decampo y el modelo generado por

computadora. Como regla general y dependiendo de la efectividad del proceso de adquisicin, los

espesores y resistividades tienen una precisin asociada de entre 1 y 10%, siendo los menos

imprecisos aquellos obtenidos con las tcnicas de campo ms rudimentarias. Adems, las capas

superficiales tienden a ser modeladas con mayor precisin que aquellas a mayores profundidades,

principalmente porque los datos de campo obtenidos con separaciones menores de electrodos

tienden a ser ms confiables que aquellos a separaciones mayores debido a la mejor relacin

seal/ruido en el primer caso.

3.6.1. ANLISIS DE CURVAS DE 1, 2, 3 Y 4 CAPAS

En 1971 Ghosh propuso un mtodo de de convolucin conocido como filtro digital lineal (Koefoed, 1979) a partir del cual fue posible utilizar computadoras para calcular curvas maestras

para sondeos elctricos verticales tipo Schlumberger y Wenner. El programa sintetiza un perfil

(vertical) de resistividad aparente para un modelo de n -capas en el cual las variables son los

espesores y las resistividades de las mismas. Los modelos generados se comparan con curvas de

campo y se llevan a cabo ajustes tanto a las resistividades como a los espesores de las capas por

medio de un proceso de prueba y error, hasta obtener una correspondencia lo ms cercanamente

posible a la curva de campo. Sin embargo, en los casos en que un buen conductor subyace a una

capa resistiva ( 120 2) el mtodo de Ghosh produce resultados inexactos debido a la estructura del filtro, el cual tiene muy pocos coeficientes para evitar la rpida cada en la curva de

resistividad. Para solucionar este problema se han diseado otro tipo de filtros lineales

(p.e.ONeill y Merrik, 1984) y ahora los nuevos paquetes de software pueden ser usados con las

condiciones de contraste ms extremas. Aunque la mayor parte de los programas soporta modelos

de hasta 25 capas, normalmente no se requieren ms de 6 para describir adecuadamente el

subsuelo. Un nmero mayor de capas incrementa dramticamente el tiempo requerido para

producir un ajuste aceptable y generalmente, los datos no lo justifican adems de que se puede

incurrir en la sobre-interpretacin de los mismos. De forma similar al ajuste con curvas maestras,

es recomendable ajustar primero los segmentos de la curva de campo a separaciones de

electrodos ms pequeas y posteriormente ajustar aquellos segmentos correspondientes a

separaciones progresivamente mayores.

El basamento geoelctrico (el fondo de la secuencia) se considera se mi infinito por lo que

solamente se requiere su resistividad. Algunos programas pueden desplegar simultneamente la

curva de campo y la curva de ajuste as como parmetros estadsticos que describen la calidad del

modelo. El proceso de optimizacin se lleva a cabo automticamente a partir de iteraciones

sucesivas hasta reducir el grado de desajuste hasta alcanzar un lmite estadstico aceptable

especificado previamente. Una de las mayores ventajas del ajuste por computadora es que

proporciona los medios para investigar problemas de equivalencia y supresin de manera rpida y

eficiente. Otros programas de ajuste ms sofisticados pueden incluso seleccionar el mtodo de

convolucin pues diferentes mtodos pueden producir diferentes resultados. Mientras el usuario

del programa est al tanto de sus ventajas y desventajas es muy probable que se obtengan

interpretaciones confiables. El riesgo es que, como ocurre en otros procesos en donde se utiliza la

computadora, y por razones inexplicables, los resultados generados de esta forma suelen tener

ms credibilidad pues se suponen ms exactos que los obtenidos utilizando medios ms

tradicionales lo cual no es necesariamente cierto. De hecho, existe una tendencia casi

generalizada e indeseable, de importar datos a las computadoras y utilizar programas de

interpretacin para producir un resultado sin siquiera pensar acerca de la metodologa o los

errores experimentales o bien acerca de las condiciones geolgicas y lo apropiado del modelo

resultante. Una vez que se han obtenido los modelos de capas horizontales para cada SEV, estos

pueden ser colocados uno al lado de otro como se hace con los registros de pozos para

correlacionar los diferentes estratos con resistividades comparables para generar una imagen

bidimensional de las variaciones laterales y verticales en la resistividad. Este proceso se puede

extender a tres dimensiones de tal forma que se puedan producir mapas de espesores de capas

individuales o de resistividad a diferentes profundidades. La etapa final de la interpretacin

consiste en la correlacin de cada uno de los modelos SEVs con la geologa local, para lo cual se

pueden preparar tablas de resistividad y posible tipo de material que representa o bien especificar

geogrficamente tipo de roca y rango de resistividades en vez de solamente numerarlas capas.

Zohdy (1989) desarroll una tcnica para la inversin automtica de curvas de SEVs en la cual se

utiliza optimizacin por mnimos cuadrados. El proceso consiste en ajustar sucesivamente un

modelo inicial hasta que la diferencia entre los datos observados y la curva generada por el

modelo se reduce a un valor mnimo. Una suposicin fundamental es que existen tantas capasen

el subsuelo como puntos en la curva de campo y que la resistividad verdadera de cada una de

estas mltiples capas corresponde al valor de la resistividad asociada a cada punto (Figura 18). La

profundidad media asociada inicialmente a cada capa corresponde al valor de la separacin

electrdica a la que fue medida dicha resistividad multiplicada por una constate. El valor de esta

constante es tal que reduce la diferencia entre las curvas de resistividad calculada y observada a

un mnimo y se determina a partir de un proceso de prueba-error.

Figura 18.- Tcnica automtica de inversin de un sondeo. (A) Datos observados y estratos

iniciales. (B) ajuste de capas y curva modelo resultante. La diferencia e entre las curvas modelada

y observada se usa para aplicar la correccin c a las capas. (C) El modelo de capas final y curva

terica generada que resulta ser muy parecida a la curva observada. El modelo inicial se usa para

generar una curva de sondeo sinttica que se compara con la curva de campo. Despus se lleva a

cabo un proceso iterativo para ajustar las resistividades del modelo mientras se mantienen fijos

los valores de los extremos de la curva. Despus de cada iteracin se re calcula la curva terica y

se compara con la curva de campo. Este proceso se repite hasta que la diferencia de la raz

cuadrtica media (RMS) entre las dos curvas alcanza un mnimo (Figura 18).

Existe un buen nmero de programas de inversin disponibles tanto comercial como

gratuitamente que utilizan esta metodologa. Adems de los programas de inversin mencionados

existen muchos otros que han sido creados asociados con cierto equipo de campo y tambin como

desarrollos especficos para la generacin de imgenes tomogrficas reales (e.g. Shima,

1990;Daily y Owen, 1991; Noel y Xu, 19991; Xu y Noel, 1993). Los paquetes de inversin para

la generacin de imgenes estn disponibles comercialmente, generalmente relacionados a un

estilo particular de adquisicin de datos y/o a un equipo de adquisicin particular. El modelado

directo utilizando el mtodo de elemento finito se puede llevar acabo utilizando software

disponible comercialmente. A partir de la utilizacin de esta tcnica se puede calcular la

respuesta elctrica y desplegar en pseudo-secciones a partir de la comparacin con los datos

originales. Este enfoque se usa generalmente para generar geometras del subsuelo realistas a

partir de modelos estructurales definidos (Figura 19).

3.6.2. CURVAS DE ORELLANA

3.6.3. INTERPRETACIN USANDO LAS CURVAS DE ORELLANA

La interpretacin consiste obtener la curva de resistividad aparente.

Es decir: obtener espesores y resistividades; por ejemplo, si se trata de cinco capas tenemos que

obtener 5 resistividades y 4 espesores.

Grficos necesarios:

Grfico patrn de 2 capas (en adelante GP2) y grficos auxiliares tipos A, Q, H y K

Para una interpretacin correcta deberamos disponer de un catlogo de curvas de 3 capas, mas

estos mismos grficos auxiliares. La metodologa es anloga a la descrita aqu. Disponiendo

solamente del grfico patrn de dos capas, la precisin no es buena y los errores aumentan con el

nmero de capas, pero es una buena base para completar la interpretacin con un programa

informtico.

Preparacin:

Previamente calcamos la curva de resistividad aparente (curva de campo) en un papel vegetal, preferiblemente los puntos de medidas y no la curva estimada que parece unirlos; trazamos con

regla una o dos lneas horizontales y verticales, calcndolas del papel logartmico del grfico de

campo. Realizamos una interpretacin cualitativa de la curva, apreciando el nmero de capas y el

tipo. Por ejemplo: si baja, sube y baja parecen cuatro capas: tipo HK.

Procedimiento:

1. Superponemos el primer tramo (la primera subida o bajada) a una de las ramas del GP2.

Calcamos el origen del GP2 y lo rotulamos como 1+ (primera cruz) y marcamos con una rayita horizontal la altura que habra alcanzado la curva de campo si hubiera continuado segn

vemos en el GP2 (Esta rayita se rotula 2 y se llama marca de resistividad). 2. Vamos a un grfico auxiliar, el que corresponda segn la forma de la primera parte de la curva

de campo (A, Q, H o K). El objetivo es dibujar (a trazos discontinuos) una curva que saliendo de

la 1+ termine en la marca de resistividad 2. 2a) En los grficos auxiliares Q y H se sita la 1+ sobre el origen de coordenadas del grfico

auxiliar y se calca a trazos una de las lneas continuas del grfico auxiliar, la que vaya hasta la

marca de resistividad 2. 2b) En los grficos auxiliares A y K se desliza la 1+ sobre el eje vertical del grfico auxiliar,

hasta que la marca de resistividad 2. Coincida con el eje horizontal (arriba) del grfico auxiliar. En este momento se calca a trazos una de las lneas continuas del grfico auxiliar, la que vaya

desde la 1+ hasta la marca de resistividad 2.

3. Volvemos al GP2 y repetimos el paso 1, pero con una limitacin: el origen del GP2 debe

situarse a lo largo de la lnea de trazos que acabamos de dibujar en el paso 2. Conseguida la

superposicin, marcamos sobre el vegetal lo mismo que en el paso 1: una cruz (calcamos el

origen de coordenadas) y una raya horizontal (calcamos la altura que hubiera alcanzado la curva

si hubiera continuado). En este caso las rotularemos como 2+ y 3. 4 Repetimos los pasos 2 y 3 tantas veces como sea necesario, eligiendo el grfico auxiliar que

corresponda, y rotulando secuencialmente: 3+ y 4 etc... 5 Volvemos al grfico de campo (mejor una hoja de papel semilogartmico limpia) y leemos y

anotamos los resultados:

Ordenada de la 1+ es 1 (resistividad de la 1 capa). Altura de las sucesivas marcas de resistividad (2, 3...) sern las resistividades de las capas 2, 3 etc. Abcisa de la 1+ es el espesor de la 1 capa (E1)

6 Espesores de las capas 2 y sucesivas: Volvemos a los grficos auxiliares que hayamos

utilizado (uno, dos o ms), situando el vegetal en la misma posicin que cuando calcamos la lnea

de trazos.

En el primero de ellos ahora aparece la 2+; de las lneas de trazos del grfico auxiliar, seguimos

la que pase por la 2+ hasta leer arriba el valor correspondiente, supongamos que fuera 6.

3.6.4. ELABORACIN DEL CORTE ELECTRO ESTRATIGRFICO

Un Corte Electro estratigrfico, se construye con varios sondeos elctricos verticales

relativamente alineados, brinda informacin litolgica, estructural y hidrogeolgica.

3.6.5. ELABORACIN DEL MODELO GEOLGICO

Los modelos geolgico-geotcnicos permiten al ingeniero comprender mejor las condiciones

reinantes en un determinado lugar, adems de identificar los principales problemas geotcnicos y

hacer ms realista la estimacin de propiedades del suelo. Los modelos constituyen

simplificaciones de problemas ms complejos acordes con la realidad, que permiten comprender

mejor el comportamiento o funcionamiento de un sistema. Los modelos son muy utilizados en

todas las ciencias, aunque adquieren una gran relevancia en la Ingeniera Geolgica. Dentro de

esta disciplina podemos diferenciar tres tipos bsicos de modelos (Vallejo et al., 2002) que son:

el modelo geolgico, que representa la distribucin espacial de los materiales, accidentes

tectnicos, caractersticas hidrolgicas, geomorfolgicas etc.; el modelo geomecnico, en el cual

se diferencian las caractersticas geotcnicas e hidrogeolgicas de los materiales; y el modelo

geotcnico de comportamiento, que representa la respuesta del terreno durante y despus de la

construccin de las obras de ingeniera que afectan a la zona de estudio.

El primer paso en la elaboracin de un modelo geolgico es caracterizar correctamente el lugar y

definir unidades con comportamiento similar (Anonymous, 1972, 1976). A travs de esta

informacin los ingenieros gelogos o geotcnicos pueden desarrollar un modelo geolgico

conceptual (Fookes, 1997) que resulte de gran utilidad para los proyectos desarrollados sobre el

mismo terreno.

Algunos ejemplos de modelos geolgico-geotcnicos son los elaborados por Mollah (1993),

Bozzano et al. (2000) y Griffiths (2001) entre otros.

La elaboracin de un modelo geolgico-geotcnico consta de varias etapas de trabajo. En primer

lugar se hace la recopilacin de todos aquellos datos topogrficos (fotografas areas y modelos

digitales del terreno), geolgicos (mapas estructurales, mapas geomorfolgicos, mapas

geolgicos y mapas de isopacas o espesor de sedimentos), geotcnicos (sondeos mecnicos,

ensayos de laboratorio y ensayos in situ) y de auscultacin (lecturas de lneas continuas de

asiento -LCA-, lecturas de piezmetros, informes de patologas, etc.) disponibles sobre el sector

de estudio.

El siguiente paso en la definicin del modelo fue la elaboracin de una cartografa

sedimentolgica basada en los datos extrados del reconocimiento y anlisis de las muestras de

sondeos. Simultneamente se lleva a cabo la elaboracin del mapa estructural y geomorfolgico

para lo que result imprescindible el uso de las fotografas areas del sector de estudio.

El siguiente paso es asignar propiedades geotcnicas a las diferentes unidades y subunidades.

Para ello se contaba con 128 sondeos con profundidades de exploracin que oscilaban entre los 0

y los 50 m adems de numerosos datos de penetraciones estticas y dinmicas. La situacin

geogrfica del sondeo en coordenadas xyz permiti identificar la unidad geolgica a la que

perteneca y por lo tanto hacer esa propiedad extensiva a toda la unidad. Puesto que el nmero de

sondeos pertenecientes a cada unidad era numeroso, los datos de los ensayos realizados sobre

muestras de los mismos fueron tratados estadsticamente para asignar valores medios con sus

correspondientes desviaciones. Las propiedades geotcnicas de los suelos consideradas fueron la

densidad seca y aparente, el peso especfico de las partculas, la humedad natural, el ndice de

huecos inicial, el dimetro medio de las partculas, los porcentajes de limo, arena y arcilla, los

lmites de Aterberg, la cohesin, el ngulo de rozamiento, el SPT y la resistencia a compresin

simple. Las unidades geolgicas que constituyen el modelo geolgico junto con las propiedades

geotcnicas asignadas a cada una de ellas conforman el modelo geomecnico.

Finalmente, se elabor el modelo geotcnico de comportamiento. Este modelo est constituido

por el modelo geomecnico completado con los datos disponibles de comportamiento de los

suelos que constituyen cada unidad. Es por tanto el mximo grado de concrecin del modelo, y

contiene informacin sobre la capacidad portante del suelo, los asientos del terreno, la

licuefaccin del suelo y los problemas hidrolgicos de cada unidad

La principal utilidad de este modelo estriba en la posibilidad de establecer itinerarios

pertenecientes a obras lineales (carreteras, canales, ferrocarriles, etc.) y determinar por qu

unidades transcurre, que propiedades y que problemtica afectar a cada tramo de ese recorrido.

Por otro lado, el modelo permite tambin la determinacin del tipo de cimentacin ms

conveniente y la estimacin de las profundidades de pilotaje en el caso de que se opte por esta

tipologa de cimentacin. El modelo geotcnico de comportamiento permite adems establecer la

distribucin espacial de los problemas geotcnicos asociados a cada unidad para as llevar a cabo

un diseo y una ordenacin del territorio acorde con stos. La utilidad prctica del modelo es

evidente y permitir a los futuros planificadores del territorio y a los diseadores de estructuras

lineales y edificaciones tener una mejor idea del terreno disponible en su rea de actuacin. Esto

les facilitar notablemente la tarea de planificar la campaa de investigacin previa a la obra con

mayor rigor adems de ayudarles a tomar las medidas de mejora del terreno y de cimentacin

oportunas.

3.6.6. SOFTWARE DE INTERPRETACIN

El programa utilizado para encontrar la solucin de las 4 curvas de sondeo elctrico vertical es

elipi2win.

Interpretacin de los datos del sondeo:

Los datos para un perfil son tratados como la unidad que representa la estructura geolgica del

rea estudiada.

El programa ipi2win es capaz de realizar interpretacin 1d interactiva e inversin, con una

variedad de arreglos electrdicos comnmente utilizados para secciones verticales con

resistividades comprendidas entre 0,0001 y 10000.el proceso interactivo se resuelve mediante

filtrado lineal. El problema inverso lo resuelve usando una variante del algoritmo de newton para

el mnimo nmero de capas. Este programa nos permite usar la informacin a priori que

tengamos sobre resistividades y profundidades, permitindonos minimizar el error de ajuste.