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<p>2</p> <p>SONDEOS MAGNETOTELRICOS Y ELECTRICO VERTICALES PARA DETERMINAR ESPESORES DE MATERIALES SUSCEPTIBLES A MOVIMIENTOS EN MASA. MODELO TEORICO</p> <p>Noviembre 2014</p> <p>Preparado por :Ing. Hugo Bonifaz G, DECTC, Universidad de las Fuerzas Armadas ESPEIng. Milton Ramirez , IEE Instituto Espacial EcuatorianoSr. Luis Pazmio, estudiante ingeniera civil DECTC, Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE</p> <p>TABLA DE CONTENIDO</p> <p>1.INTRODUCCION32.UBICACIN DEL REA DEL ESTUDIO33.OBJETIVO43.1.Alcance44.CARACTERSTICAS DE LOS EQUIPOS UTILIZADOS44.1.Equipo Ministing44.2.Equipo Stratagem65.MARCO TERICO75.1.Mtodo Magnetotelrico7Teora7Utilidad de mtodo magnetotelrico.115.2.Mtodo Sondeos Elctricos Verticales11Sondeo elctrico vertical SCHLUMBERGE116.METODOLOGA126.1.Ubicacin de los Sondeos13CONFIGURACIN DEL EQUIPO PARA LA TOMA DE DATOS136.1.1.Configuracin Sev136.1.2.CONFIGURACIN MAGNETOTELURMETRO156.1.2.1.Configuracin Perpendicular166.1.2.2.Configuracin Paralela167.RESULTADOS177.1.Datos Ministing177.2.Datos Stratagem177.3.Resultados Sev-Magnetotelurmetro187.3.1.Volumen Obtenido198.CONCLUSIONES209.RECOMENDACIONES2110. BIBLIOGRAFA21</p> <p>1. INTRODUCCIONLa investigacin geofsica permite analizar de forma indirecta la conformacin de suelos o rocas, as como tambin definir una estratigrafa del subsuelo desde la superficie. Estos mtodos son no destructivos y miden parmetros que involucran propiedades de los materiales, por ejemplo: la velocidad de trasmisin del sonido, resistencia elctrica, ondas magnticas, etc. Mismos que se pueden utilizar para hallar contactos entre dos suelos con compacidad diferente o entre suelo o roca.Todos los mtodos tienen procedimientos especficos, siendo el objetivo de su realizacin la identificacin de los contactos entre los diferentes materiales que conforman la subsuperficie terrestre.La presente investigacin demand determinar los contactos entre suelo-roca, roca alterada-roca sana, los resultados permitieron definir los espesores de materiales susceptibles a procesos de movimientos en masa. Se emplearon dos mtodos: primero sondeo elctrico vertical y segundo magnetometra, estos permitieron calcular las resistividades de las capas subsuperficiales e identificar las profundidades de los horizontes de materiales meteorizados susceptibles a movimientos en masa en funcin de dichas resistividades.Con los datos obtenidos se gener un modelo terico de espesores de materiales superficiales que pueden ser movidos pendiente abajo y posteriormente depositados en los cauces de los ros.2. UBICACIN DEL REA DEL ESTUDIOEl rea de investigacin se localiza en el interior de la cuenca del ro Guayas, comprende las micro cuencas de los ros Cristal, Potos, Balsas y Pechiche, tiene una superficie de 518 kilmetros cuadrados, en territorios pertenecientes a los cantones: Montalvo (provincia de Los Ros), Chimbo y San Miguel (provincia de Bolvar) e involucra tres grandes unidades de paisaje: la llanura aluvial, el piedemonte y la montaa.3. OBJETIVO3.1. AlcanceDebido a la extensin del rea de estudio y previo a un reconocimiento de campo se determinaron sitios representativos, segn la geologa, de cada zona para sobre ellos realizar los sondeos tanto con sondeos elctricos verticales (SEV) como con el mtodo magnetotelrico (MT) de manera que al final se tenga una medida de los espesores de capas en el subsuelo caractersticos de cada rea sin necesidad de realizar un excesivo nmero de sondeos. Estos espesores servirn para calcular un volumen aproximado de suelos propensos a erosin y deslizamientos.4. CARACTERSTICAS DE LOS EQUIPOS UTILIZADOS4.1. Equipo MinistingEl equipo ministing permite realizar mediciones de resistividad elctrica. Emplea una metodologa muy conocida en ingeniera civil, geolgica, y mediambiental. Consiste en introducir corriente en el terreno y medir el voltaje producido por la misma en puntos determinados de la superficie. A partir de los valores de la corriente inyectada y del voltaje medido, puede obtenerse la resistividad al paso de la corriente elctrica de suelos y rocas en el subsuelo.Las caractersticas tcnicas del equipo utilizado se pueden apreciar el a siguiente tabla:Modos de MedidasResistividad aparente, resistencia, voltaje (PS), polarizacin inducida (PI), voltaje de batera</p> <p>Rango de medidas400 kohms a 0.1 milliohms (resistencia)0-500 V voltaje de cambio automtico a escala completa</p> <p>Resolucin de medidaMax 30 nV, depende del nivel de voltaje</p> <p>Resolucin de Monitor4 dgitos en anotacin de ingeniera.</p> <p>Corriente de salida1-2-5-10-20-50-100-200-500 mA.</p> <p>Voltaje de salidaEl usuario puede cambiar entre lmite de voltaje bajo o alto para el transmisor (lmite de voltaje 800 Vp-p, 320 Vp-p). El voltaje real del electrodo depende de la corriente transmitida y de la resistividad del subsuelo.</p> <p>Cambio de la ganancia de entradaAutomtico, siempre utiliza rango totalmente dinmico de receptor.</p> <p>Impedancia de entrada&gt;20 Mohms</p> <p>Voltaje de entradaMax 500 V</p> <p>Compensacin de PSCancelacin automtica de voltajes de PS durante la medida de resistividad. PS constante y variando linealmente cancela completamente.</p> <p>Tipo de medidas de PICargabilidad dominio tiempo (M), medidas en seis ventanas de tiempo y almacenado en memoria</p> <p>Transmisin de corriente de PION+, OFF, ON-, OFF</p> <p>Tiempo de ciclos de PI1 s, 2 s, 4 s y 8 s</p> <p>Ciclos de MedidaPromedio funcin de la medida mostrada despus de cada ciclo. El ciclo automtico se para cundo las lecturas de errores caen por debajo del lmite del usuario o se terminan los ciclos mx. definidos del usuario.</p> <p>Ciclos de TiempoTiempo bsicos de medida es 0.4, 0.8, 1.2, 3.6, 7.2 14.4 s segn es elegido por el usuario va teclado. Cambio automtico y conmutacin aaden alrededor de 1.4 s</p> <p>Proceso de sealObtencin continua de promedias despus de cada ciclo completo. Los errores de ruido se calculan y demuestran como porcentaje de lectura. La lectura se demuestra como resistencia (dV/I) y resistividad aparente (ohmmoohmft). La resistividad se calcula utilizando las distancias de electrodos introducidas por el usuario.</p> <p>Supresin de ruidoMejor que 100 dB en Hz f&gt;20 HzMejor que 120 dB en las frecuencias de lineas elctricas (16 2/3, 20, 50 &amp; 60 Hz)</p> <p>Exactitud TotalMejor que el 1% de lectura en la mayora de los casos (las medidas del laboratorio). La exactitud de la medida en el campo depende del ruido del terreno y de la resistividad. El instrumento calcular y demostrar la estimacin actual de la exactitud de la medida.</p> <p>Calibracin del sistemaLa calibracin se hace digitalmente por el microprocesador basado en valores de correccin almacenados en la memoria.</p> <p>Configuracin ApoyadaResistencia, Schlumberger, Wenner, dipolo-dipolo, polo-dipolo, polo-polo, acimutal, mise-a-la-masse, PS (absoluto) and PS (gradiante).</p> <p>Almacenamiento de datosEl promedio de lectura de resolucin completa y el error son almacenados junto con las coordenadas introducidas por el usuario y hora del da para cada medida. El almacenamiento se realiza automticamente.</p> <p>Capacidad de MemoriaEn la memoria interna se puede almacenar ms de 3000 medidas.</p> <p>Transmisin de DatosEl canal RS-232C disponible para descargar los datos del instrumento a un ordenador de tipo Windows en el comando de usuario.</p> <p>Mult-electrodos automticoEl SuperSting est diseado para hacer estudios de disipaciones dipolo-dipolo completamente automticos con el sistema Modo-Doble Automtico Swift (patente 6,404,203). El MiniSting/Swift puede utilizar cualquier otra disposicin de electrodo (Schlumberger, Wenner etc.) usando archivos especiales de comandos programados por el usuario. Estos archivos son creados en el ordenador tipo MS DOS y descargados en la memoria RAM del MiniSting RAM y ms tarde recuperadas y usadas en el campo. Por lo tanto no hay necesidad de un ordenador frgil en el campo.</p> <p>Controles del usuario20 teclas tctiles, teclado a prueba de inclemencias con entradas numricas y teclas de funcin.Interruptor On/OffBotn de medida, integrado dentro del teclado principal.Interruptor de luz nocturno de LCD (pulsar para iluminar).</p> <p>MonitorEl monitor alfanumrico de LCD (4 lneas X 20 caracteres) con la luz nocturna.</p> <p>Conectores4 conectores banana, polos enroscados para los electrodos de corrientes y de potenciales. El conector de 10-polo de KPT para energa externa, R 232C y las conexiones de sincronizacin. </p> <p>Alimentacin de energa, al campo12/24V DC energa externa, conector en el panel frontal.La mxima salida de energa se incrementa cuando se utiliza alimentacin 24V.</p> <p>Suministro de Energa12V, 4.5 Ah NiMH batera interna recargable. Conector externo en el panel frontal, el instrumento selecciona automticamente batera externa s la hay.</p> <p>Tiempo de operacinDepende de las condiciones, la red de circuitos interna en el modo auto ajusta la corriente para ahorrar energa. En 20 mA la corriente de salida y 10 kW resistencia de electrodo, ms de 2000 ciclos estn disponibles desde un paquete completamente cargado de batera. </p> <p>Cargador de bateraEl cargador con doble paso con la entrada cambiable (115/230 V AC @ 50/60 ciclos)</p> <p>Peso6.6 kg (14.5 lb.)</p> <p>DimensionesAnchura 255 mm (10"), longitud 255 mm (10") y altura 123 mm (5").</p> <p>4.2. Equipo StratagemEl Stratagen es un sistema magnetotelrico (MT) que se utiliza para medir la resistividad elctrica de la tierra en un rango de profundidad de unos cuantos metros hasta ms de un kilmetro. Utiliza tanto seales electromagnticas naturales como artificiales para obtener un sondeo elctrico continuo de la tierra bajo el sitio de medicin (Geometrics, 2007).Los sistemas MT se utilizan para medir la impedancia elctrica en la superficie terrestre utilizando una serie de mediciones simultaneas de fluctuaciones elctricas y magnticas locales del campo, se transforman por Fourier y se almacenan como espectros de potencia. La impedancia de la superficie es una funcin compleja de la frecuencia donde los rasgos de poca profundidad o cercanos influyen en los datos de frecuencia ms alta y las estructuras de ms profundidad o distancia influyen en los datos de baja frecuencia. Un sondeo de MT brida un clculo de resistividad vertical bajo el sitio de recepcin e indica la complejidad geoelctrica en el sitio de sondeo. (Geometrics, 2007).En sistema Stratagem consiste de dos componentes bsicos: un receptor y un transmisor de impedancias elctricas.</p> <p>5. MARCO TERICO5.1. Mtodo MagnetotelricoLos materiales que conforman la corteza terrestre tienen ciertas propiedades que permite caracterizarlos, una de estas es la resistividad, El Stratagen es un sistema magnetotelrico (MT) que se utiliza para medir la resistividad elctrica de la tierra en un rango de profundidad de unos cuantos metros hasta ms de un kilmetro. Utiliza tanto seales electromagnticas naturales como artificiales para obtener un sondeo elctrico continuo de la tierra bajo el sitio de medicin (Geometrics, 2007).Los sistemas MT se utilizan para medir la impedancia elctrica en la superficie terrestre utilizando una serie de mediciones simultneas de fluctuaciones elctricas y magnticas locales del campo, se transforman por Fourier y se almacenan como espectros de potencia. La impedancia de la superficie es una funcin compleja de la frecuencia donde los rasgos de poca profundidad o cercanos influyen en los datos de frecuencia ms alta y las estructuras de ms profundidad o distancia influyen en los datos de baja frecuencia. Un sondeo de MT brida un clculo de resistividad vertical bajo el sitio de recepcin e indica la complejidad geoelctrica en el sitio de sondeo. (Geometrics, 2007).En sistema Stratagem consiste de dos componentes bsicos: un receptor y un transmisor de impedancias elctricas.En los siguientes cuadros tomados de la bibliografa se anotan rangos de resistividad tanto para suelos como para rocas. Estos a su vez van a ser utilizados para interpretar segn los registros de resistividad y datos del mapa geolgico la estratigrafa del subsuelo.TeoraLa energa externa, procedente principalmente de la actividad solar, es el campo electromagntico primario (Hp) que llega a la superficie de la Tierra. Parte de esta energa se refleja y otra se transmite hacia su interior. La Tierra acta como un medio conductor induciendo un campo elctrico (corrientes telricas) que dan lugar a un campomagntico secundario (Hs), (Catalunya, 2014).La teora de flujo de campo magntico en la superficie terrestre se basa en la teora de las leyes de Faraday, Ampere y Coulomb.</p> <p>Figura 1.- Hp = campo magntico, Hs = campo magntico secundario,= resistividad. Fuente Http://www.igc.catLey de Faraday.- la variacin del flujo magntico induce corriente elctrica en un conductor, (Larousse, 2012).Ley de Ampere.- Describe las propiedades de un campo magntico inducida por una corriente elctrica. Segn esta ley la intensidad del campo aumenta proporcionalmente al flujo de la corriente y a la longitud del conductor y es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia al conductor.Ley de Coulomb.- La fuerza de atraccin o repulsin entre cargas puntuales en el espacio es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separaLa tcnica para interpretaciones magnetotelricas en dos dimensiones utiliza la tansformada de Noblett-Bostick, el algoritmo procesa en serie y en paralelo impedancias magnetotelricas (Rodrguez, Esparza, &amp; Gmez-Trevio, 2010).Aplicadas a la curva de resistividad aparente a(T), la transformacin de Bostick y la aproximacin para distribucin resistividad profundidad y B(h), N(h) hecha por Niblett siendo h una profundidad de penetracin en un medio espacio de resistividad igual a la resistividad aparente con un perodo particular definido como: (Jones, 1983).</p> <p>Nota: Tome en cuenta que esta profundidad de penetracin implica un factor de atenuacin de aproximadamente en lugar de la profundidad de atenuacin de la piel de 1/e.La resistividad Bostick, , , , a profundidad h se da por;</p> <p> Donde: es la gradiente de la resistividad aparente curva en una es escala log-log.</p> <p> La transformacin Niblett da una conductividad a una profundidad desde</p> <p>DondeEvidentemente;</p> <p>(Depende de para asumir T) que, despus de la diferenciacin de las partes se convierte en</p> <p>Por lo tanto, esta dado por</p> <p>Entonces, para todas las profundidades h.Vayan et al. (1980) han presentado previamente una forma de la transformacin Niblett, que implica la estimacin del gradiente de frente , que despus de la manipulacin simple, ahora puedes ser reconocida como tambin exactamente equivalente a la transformacin Bostick.Una expresin alternativa para la resistividad Bostick a profundidad h ha sido utilizada por diversos autores (por ejemplo, Weidelt et al., 1980; Goldberg and Rotstein, 1982). Esta forma, dada por</p> <p>Emplea la informacin de fase y se relaciona con el original por fase aproximada (Weidelt, 1972). La expresin anterior tiene la ventaja de no requerir una estimacin de para ser realizada, pero y por lo tanto .</p> <p>Utilidad de mtodo magnetotelrico.La utilidad es semejante...</p>