conceptos básicos tema2 2016-2
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CONCEPTOS BSICOSTema 2
M.C.A
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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
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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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