Conceptos Básicos Tema2 2016-2

7/26/2019 Conceptos Bsicos Tema2 2016-2

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CONCEPTOS BSICOSTema 2

M.C.A

ELG

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UNIVERSIDAD NACIONAL

AUTNOMA DE MXICOFACULTAD DE INGENIERA

PROSPECCIN ELCTRICA

SEMESTRE 2016-2


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CONCEPTOS

Geofsica: estudia los fenmenos fsicosasociados a la Tierra.

Geofsica aplicada: estudia la Tierra apartir de los fenmenos fsicos asociados aella, en beneficio de la actividad humana.

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CONCEPTOS

Prospeccin:(Del lat. prospecto, -nis).1. f.Exploracin del subsuelo basada en el exmen delos caracteres del terreno y encaminada a descubriryacimientos minerales, petrolferos, aguas

subterrneas, etc. 2. f. Exploracin de posibilidadesfuturas basada en indicios presentes. Prospeccinde mercados, de tendencias de opinin.(Real

Academia Espaola).

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CONCEPTOS

Prospeccin Geofsica: Conjunto de tcnicasfsicas y matemticas aplicadas a la exploracin delsubsuelo para la localizacin y estudio de cuerposdelimitados por el contraste de algunas de sus

propiedades fsicas, por ejemplo yacimientos desustancias tiles (petrleo, agua subterrnea,minerales, etc.) y remediacin ambiental por mediode observaciones realizadas desde la superficie.

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OTROSCONCEPTOSBSICOS.

Resistencia

Resistividad

Polarizacin

Conductividad (electrnica, inica-electroltica)

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HISTORIA

Robert Fox abuelo de lo geofsicos: descubri en 1815

el fenmeno de la polarizacin espontnea (SP).

Barnes, Brown y Wells (Geological Survey, USA):construyen los primeros electrodos impolarizables.

Ing. Conrad Schlumberger padre de la prospeccinelctrica : primer xito de descubrir minas de sulfuroscon SP.

Brown patent en 1883 un sistema de prospeccin

elctrica con 2 electrodos (despus de que otrosinvestigadores dieron su atencin a camposartificiales).

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HISTORIA

Daft y Williams obtuvieron otra patente en 1902,basada en el empleo de corrientes de baja frecuencia.

El ruso E. S. Ragozin publica su monografaAplicacin de la electricidad a la bsqueda de

yacimientos mineros donde anticipa muchas de lasideas que habran de aplicarse ms tarde.

En 1913 Schilowsky realiz ensayos de un mtodoelectromagntico.

Alrededor de 1915 el ingeniero Schlumberger y FrankWenner, de manera independiente, idean el dispositivotetraelectrdico.

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Sugerencia: leer escuelas de la

prospeccin elctrica en libro de

Orellana (1982).


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FACTORESQUEAFECTANLA

1. Porosidad y carsticidad2. Ley de Gay-Lussac (memotcnica): P, T3. Contenido de fluidos, grado de saturacin4. Salinidad5. Matriz y textura6. Contacto entre fluidos y matriz7. Inclusin de minerales arcillosos

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Y PARALAPOLARIZACIN?

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ECUACIONESFUNDAMENTALES

Establecemos un campoelctrico aplicandocorriente al terreno

+=0 si el rgimen esestacionario

Como las barrasmetlicas son de tamaorelativamente pequeo,

se pueden considerarque los electrodos sereducen a puntossituados en el suelo. 17

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ECUACIONESFUNDAMENTALES

Establecemos las ecuaciones. de Maxwell:=/ =+/

Por tratarse de un campo estacionario:=0

Por lo que E es conservativo o irrotacional, por loque deriva de una fuente puntual

=U En todos los puntos se cumplir la ecuacin de

continuidad:/+=0 18

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Que se reduce a: =0Por otro lado:

J=ELa ecuacin anterior es la ms general de laprospeccin elctrica. Desarrollndola:=+=+=2+=0 Dentro de cada zona de conductividad uniforme

ser=0, por lo que:

2=0que es la ecuacin de Laplace, la cual ser vlida entodo el semiespacio conductor excepto en loselectrodos y en las superficies de discontinuidad dela resistividad. 19

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La manera ms simple de establecer uncampo elctrico en el subsuelo, es a travs

de un electrodo enterrado, al cul lesuministramos corriente elctrica .

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Para transmitir corriente

en el subsuelo, debeexistir otro electrodo B.Con lo anterior, podemos

medir el potencial encualquier punto de la

superficie (a losalrededores de A, consulte

restricciones).


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LTIMOSCONCEPTOSBSICOS

Resistividad aparenteElectrodo puntual

Dispositivo electrdicosSEV, Calicatas o Perfilajes,

Tomografa

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RESISTIVIDADAPARENTEYFACTORGEOMTRICO

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CLCULODELPOTENCIALPARA4ELECTRODOS

A B M N

= = ( )

= /21

1

1

1

= 21

1

1

1

=

=

2

1

1

1

1

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ELECTRODOPUNTUAL

Concepto que permite aplicar fsicamente laecuacin de Laplace.

Cmo se aplica? Alejando lo suficiente elelectrodo de corriente respecto a loselectrodos demedicin de la diferencia del potencial.

Qu tanto se deben separar? Ver las siguientesdiapositivas.

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TOMA A TIERRA CON ELELECRTODO DE VARILLA

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CALCULARLARESISTENCIADELELECTRODO

De electrosttica ,se sabe que la capacidad elctricade un elipsoide de semiejes a, b, c, se expresa como:

=

2

( )

0

En el caso de un elipsoide de revolucin muyalargado, a>>b = 0 tenemos:

=2

()

0

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Sustituyendo : = = =

Tenemos:

(+)

= ()

+

ln

=

ln

+

Entonces para la capacidad de nuestro elipsoide

obtenemos la frmula:

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a


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Utilizando la analoga entre las tareas deelectrosttica y electrodinmica:

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Despreciando el valor de b en el numerador de la expresin logartmica

y en el denominador del coeficiente:


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De esta forma se desprende que la resistencia delelectrodo de varilla es proporcional a la resistencia

especfica del medio y de las dimensiones delelectrodo.Como en la prctica se utilizan electrodos cuyalongitud es de 50100 veces mayor que su radio, el

segundo miembro de la Expresin 1 tiene pocaimportancia.Entonces para disminuir la resistencia de unelectrodo de varilla, es necesario aumentar lalongitud de la parte clavada.

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Referencia Geoelectricidad I, Jan Darko y

Aida Azze Pavh, Universidad de la Habana,

Serie8 , Ing. Geofsica. No. 4 Enero 1972.


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De acuerdo a la experiencia de algunos ingenieros,es recomendable que la separacin sea al menos 10veces ms la distancia que se entierra el electrodode varilla, considerando varillas delgadas.

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DISPOSITIVOSELECTRDICOS

Posicin de electrodos entierra para toma de datos.

Tipos de arreglos: colineales,azimutales, perpendiculares,paralelos.

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SEV, CALICATAOTOMOGRAFA?

SEV: Investigacin de la distribucin lineal delsubsuelo, bajo un punto sobre la superficie delterreno.

Calicata: Investigacin de la distribucin lineal

de las resistividades sobre una lnea a unaprofundidad constante.

Tomografa: Investigacin de la distribucin delas resistividades del subsuelo en 2D y 3 D

(tambin existe 4D)

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