GPR (Ground Penetration Radar)

 

Es una de las técnicas geofísicas más utilizadas es el Ground Penetration Radar, radar de subsuelo o georadar para la localización de objetos y estructuras en el subsuelo.

Este método esta basado en la emisión y propagación de ondas electromagnéticas en un medio, con la posterior recepción de las reflexiones que se producen en sus discontinuidades.

Estas discontinuidades son cambios bruscos de los parámetros electromagnéticos del subsuelo, es decir, de la conductividad, la permitividad eléctrica y la permeabilidad magnética. Los registros que se obtienen son similares a los obtenidos cuando se realizan estudios de sísmica de reflexión, con la diferencia de que, en el caso del georadar, se trabaja con frecuencias mucho más altas y la emisión de pulsos se puede realizar muy rápidamente.

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La información se visualiza en tiempo real y cuando un objeto es detectado se observa en forma de hipérbola.

Por este motivo, aunque se trata de registros puntuales (trazas), los radargramas pueden llegar a considerarse casi registros continuos. La información que estos radargramas aportan es variada, pero principalmente se trabaja con tiempos de llegada. El tipo de estudio de subsuelo más básico consiste en determinar velocidades de propagación promedio y, junto con los tiempos de propagación registrados para cada evento, localizar la discontinuidad en la que se ha producido la reflexión, determinando tanto su situación horizontal como la profundidad a la se encuentra.

La profundidad que se puede alcanzar depende tanto de las condiciones de medio analizado como del equipo utilizado, generalmente no se superan los 10 m. de profundidad, cuando se hace referencia a estudios superficiales del medio.

Los radargramas también pueden aportar información si analizamos las amplitudes de los distintos eventos. Este parámetro y la velocidad dependen del medio y permiten caracterizarlo. 

Se trata, simplificando mucho, de una técnica no destructiva que utiliza ondas electromagnéticas para determinar superficies reflectoras en el interior de los medios. El equipo consiste en un sistema de control (computadora) conectado a unas antenas que se desplazan sobre la superficie del medio que se desea analizar.

Estas antenas son las encargadas de emitir energía hacia el interior del medio y de registrar las ondas que provienen de las reflexiones producidas en las discontinuidades interiores.

El desarrollo que han experimentado las técnicas de prospección con georadar ha ampliado los campos de aplicación abriendo las puertas a nuevos estudios y posibilidades. Debido al gran interés en los estudios superficiales altamente resolutivos del subsuelo este desarrollo se está realizando muy rápidamente. Cada vez son más numerosos los aportes que este campo. Son muchos los ejemplos de estas aportaciones que van desde estudios de casos concretos hasta simulaciones por ordenador, pasando por ensayos experimentales y desarrollo de programas informáticos y de equipos.

La profundidad de investigación y la resolución horizontal del Ground Penetration Radar va a depender de la frecuencia utilizada en las diferentes antenas (A mayor profundidad menor frecuencia y viceversa), alcanzando profundidades desde 1 hasta 30 metros. Las antenas utilizadas van desde los 25 – 2000 MHz.

El principal problema del georadar es la profundidad de estudio ya que la alta frecuencia de la señal se atenúa muy rápidamente en el medio, en mayor medida cuanto más conductor sea éste (presencia de agua, materiales conductores y otros). Debido a ello las antenas presentan amplios rangos de penetración ya que ésta no solo depende de la frecuencia (cuanto mayor es la frecuencia más resolución obtendremos y menor penetración) sino también de las características del medio.

Algunas de sus aplicaciones son:

  • Localización de Tubería (PVC, Concreto, Metal, otro).
  • Localización de Fracturas, Cavidades y Túneles.
  • Estudios de Arqueología.
  • Localización del Nivel del Agua.
  • Estudios de Sedimentología.

 

Norma ASTM D6432-19

Guia estandar para el uso del metodo de radar de penetracion en tierra superficial para la investigacion del subsuelo

1.1 Propósito y aplicación:

1.1.1 Esta guía abarca el equipo, los procedimientos de campo y los métodos de interpretación para la evaluación de materiales del subsuelo utilizando el método de radar de penetración en tierra (GPR). GPR se emplea más a menudo como una técnica que utiliza ondas electromagnéticas de alta frecuencia (EM) (de 10 a 7000 MHz) para adquirir información del subsuelo. GPR detecta cambios en las propiedades EM (permiso dieléctrico, conductividad y permeabilidad magnética), que en un entorno geológico, son una función del material del suelo y la roca, el contenido de agua y la densidad a granel. Los datos se adquieren normalmente utilizando antenas colocadas en la superficie del suelo o en pozos. La antena transmisora irradia ondas EM que se propagan en el subsuelo y se reflejan a partir de los límites en los que hay contrastes de propiedad EM. La antena GPR receptora registra las ondas reflejadas en un intervalo de tiempo seleccionable. Las profundidades de las interfaces reflectantes se calculan a partir de los tiempos de llegada en los datos DE GPR si se puede estimar o medir la velocidad de propagación EM en el subsuelo.

1.1.2 Las mediciones de GPR como se describe en esta guía se utilizan en aplicaciones geológicas, de ingeniería, hidrológicas y ambientales. El método GPR se utiliza para mapear las condiciones geológicas que incluyen la profundidad a la roca, la profundidad a la tabla de agua (Wright et al (1)2), la profundidad y el grosor de los estratos del suelo en tierra y bajo cuerpos de agua dulce (Beres y Haeni (2)), y la ubicación de cavidades del subsuelo y fracturas en roca (Ulriksen ( 3) e Imse y Levine ( 4)). Otras aplicaciones incluyen la ubicación de objetos tales como tuberías, tambores, tanques, cables y rocas, mapeo de los límites de vertederos y zanjas (Benson et al (5)), mapeo de contaminantes (Cosgrave et al (6); Brewster y Annan (7); Daniels et al (8)), realización de investigaciones arqueológicas (Vaughan (9)) e investigaciones forenses (Davenport et al ( 10)), inspección de ladrillos, mampostería y estructuras de hormigón, carreteras y estudios ferroviarios (Ulriksen ( 3)), y estudios de escotilla de puentes de carretera (Placzek y Haeni ( 11)). Se pueden encontrar solicitudes adicionales y estudios de caso en las diversas Actas de las Conferencias Internacionales sobre el Radar de Penetración Terrestre (Lucius et al ( 12); Hannien y Autio, (13), Redman, (14); Sato, (15); Plumb (16)), varias Actas del Simposio sobre la Aplicación de la Geofísica a la Ingeniería y los Problemas Ambientales (Sociedad Geofísica Ambiental e Ingeniería, 1988-2019), y El Taller de Radar de Penetración Terrestre (Pilon ( 17)), EPA (18), Daniels ( 19)y Jol (20) ofrecen una visión general del método GPR.

1.2 Limitaciones:

1.2.1 Esta guía proporciona una visión general del método GPR. No aborda los detalles de la teoría, los procedimientos de campo o la interpretación de los datos. Las referencias se incluyen para ese propósito y se consideran una parte esencial de esta guía. Se recomienda que el usuario del método GPR esté familiarizado con el material relevante dentro de esta guía y las referencias citadas en el texto y con las guías D420, D5730, D5753, D6429y D6235.

1.2.2 Esta guía se limita al enfoque comúnmente utilizado para las mediciones de GPR desde la superficie del suelo. El método se puede adaptar para una serie de usos especiales sobre hielo (Haeni et al (21); Wright et al (22)), dentro o entre pozos (Lane et al (23); Lane et al (24)), en el agua (Haeni (25)), y en el aire (Arcone et al ( 25)) aplicaciones. En esta guía no se incluye una discusión sobre estas otras adaptaciones de las mediciones de GPR.

1.2.3 Los enfoques sugeridos en esta guía para el uso de la RSP son los más utilizados, ampliamente aceptados y probados; sin embargo, otros enfoques o modificaciones al uso de los RGP que sean técnicamente sólidos pueden sustituirse si están técnicamente justificados y documentados.

1.3 Unidades-Los valores indicados en las unidades SI deben considerarse estándar. Los valores dados entre paréntesis se proporcionan únicamente para información y no se consideran estándar. La notificación de los resultados de los ensayos en unidades distintas de SI no se considerará inconformidad con esta norma.

1.4 Esta guía ofrece una colección organizada de información o una serie de opciones y no recomienda un curso de acción específico. Este documento no puede reemplazar la educación o la experiencia y debe utilizarse junto con el juicio profesional. No todos los aspectos de esta guía pueden ser aplicables en todas las circunstancias. Esta norma ASTM no pretende representar o reemplazar el estándar de atención por el cual se debe juzgar la adecuación de un servicio profesional determinado, ni este documento debe aplicarse sin tener en cuenta los muchos aspectos únicos de un proyecto. La palabra «Estándar» en el título de este documento significa únicamente que el documento ha sido aprobado a través del proceso de consenso ASTM.

1.5 Esta norma no pretende abordar todas las preocupaciones de seguridad, si las hay, asociadas con su uso. Es responsabilidad del usuario de esta norma establecer prácticas adecuadas de seguridad, salud y medio ambiente y determinar la aplicabilidad de las limitaciones reglamentarias antes de su uso.

1.5.1 Es responsabilidad del usuario de esta norma seguir las precauciones de las recomendaciones del fabricante del equipo y establecer prácticas adecuadas de salud y seguridad.

1.5.2 Si esta norma se utiliza en sitios con materiales, operaciones o equipos peligrosos, es responsabilidad del usuario de esta norma establecer prácticas de seguridad y salud adecuadas y determinar la aplicabilidad de cualquier normativa antes de su uso.

1.6 Esta norma internacional se elaboró de conformidad con los principios internacionalmente reconocidos sobre normalización establecidos en la Decisión sobre principios para el desarrollo de normas, guías y recomendaciones internacionales emitida por el Comité de Obstáculos Técnicos al Comercio (OTC) de la Organización Mundial del Comercio.

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