Metodos Electromagneticos

Nombres: Davinia Gámez Laura Vallejos

Marco Teórico

Las componentes eléctrica y magnética oscilan en forma ortogonal a la dirección de propagación del campo electromagnético y a su vez lo hacen en planos que son perpendiculares entre sí. Las cuatro ecuaciones vinculadas por Maxwell, todas a partir de integrales de superficie cerrada, son las siguientes:

• Ley de Maxwell (1861): donde B es el flujo magnético (las líneas de inducción magnética son continuas, no hay polos aislados)• Ley de Gauss (1838): donde D es la Inducción electrostática y q la carga (las líneas de campo eléctrico pueden ir de una a otra carga)• Ley de Faraday-Lenz: donde E es el campo eléctrico y t el tiempo (1831) (un campo magnético variable produce un campo eléctrico) • Ley de Ampère (1826): donde H es el campo magn. y J la densidad de corriente (un campo eléctrico variable genera un campo magnético)

Recordando que D = ε*E y que B = µ*HMaxwell descubrió además que la velocidad de la luz en el vacío está dada por: c=1/(εo*µo) ½ (recordamos que µo es la permeabilidad magnética y εo la constante dieléctrica, ambas en el vacío)

• Los métodos prospectivos se basan en establecer un campo electromagnético variable mediante el flujo de una corriente alterna por una bobina o un cable muy largo al que llamaremos transmisor o emisor. El campo generado se llama campo normal o primario.

• Este campo primario inducirá corrientes eléctricas alternas en cualquier conductor que encuentre en su camino de propagación: las corrientes de eddy o remolino.

• La intensidad de estas corrientes fundamentalmente dependerá de la resistividad del conductor y de la frecuencia del campo primario.

• Las corrientes inducidas en el conductor tienen una dirección tal que el campo electromagnético secundario que generan se opone al primario.

• La frecuencia de la corriente alterna primaria se elige de tal manera que el campo electromagnético inducido por la presencia de las corrientes de remolino o eddy en el suelo es insignificante cuando el subsuelo tiene una conductividad normal.

• En cualquier caso, el campo resultante se mide con un receptor, que consiste en una bobina conectada a un amplificador electrónico sensible.

• En cada punto del espacio habrá una intensidad eléctrica y una magnética. En ausencia de conductores en el subsuelo, el campo electromagnético en cada punto oscilará a lo largo de una línea y se puede representar por un vector cuya magnitud dará la amplitud del campo, tal como vemos.

• La dirección del campo dependerá de la posición relativa del transmisor y del punto de observación. Por ejemplo, las líneas del campo debidas a una bobina fuente o emisora son diferentes de las originadas en un cable largo emisor o fuente.

Campo electromagnético

• Existe una relación entre la intensidad I de una corriente rectilínea e indefinida (en la práctica un cable largo) y el campo magnético B creado por ella a una cierta distancia r:

B = µo I / 2 Πr En el caso de una bobina emisora se deduce que: B = µo I a / 2 Πr 2 (a es el área de la bobina)• Para detectar un campo electromagnético en el

espacio, se puede utilizar una bobina receptora, consistente en una bobina con sus terminales conectados a un amplificador y de esto a un par de audífonos o cualquier otro sistema indicador de corriente alterna.

• El voltaje inducido en la bobina por el campo magnético alterno resulta proporcional a la componente de dicho campo que es ortogonal al plano de la bobina, tal como puede verse en la siguiente figura.

• En el caso en que un conductor esté presente el subsuelo y se genere un campo magnético alterno secundario, el vector campo resultante en cualquier punto describirá una elíptica en un plano definido y entonces se dice que el campo esta elípticamente polarizado.

• Dicho campo es equivalente a dos vectores perpendiculares oscilantes, uno a lo largo del eje mayor de la elipse y el otro a lo largo del eje menor.

• Cuando el campo resultante coincida con el plano de la bobina. La señal será nula, pero a diferencia de antes en que el campo total en el espacio es el vector campo primario solamente, en este caso habrá una y sólo una posición de la bobina para la cual el voltaje inducido es cero: es aquella en que el plano de la elipse de polarización coincide con el plano de la bobina.

Para encontrar el plano de polarización en el campo, se procede de la siguiente manera: • se rota la bobina receptora alrededor de un eje

vertical hasta que la señal sea mínima, luego se hace rotar alrededor de un eje horizontal hasta encontrar otra mínima y finalmente se hace rotar alrededor de un eje perpendicular a los otros dos hasta que la señal se anule.

El plano de polarización queda definido por el rumbo y el buzamiento. • El rumbo es la dirección de la línea de intersección de

los planos de polarización y horizontal. • El buzamiento es el ángulo formando por ambos

planos.

• Sin embargo para conocer la orientación de la elipse de polarización dentro del plano es necesario por lo menos determinar la inclinación de uno de los ejes principales, el mayor o el menor.

• La bobina receptora se coloca perpendicular al plano de silencio y se hace rotar hasta la posición de máxima señal. En ese momento el eje mayor de la elipse coincide con la perpendicular al plano de la bobina.

• Se llama inclinación (tilt) del campo EM al ángulo formado por el eje mayor de la elipse de polarización y la horizontal.

• Primera técnica de prospección electromagnética usada: el Método de Inclinación de Campo.

Naturaleza de las Anomalías Electromagnéticas

• Cuando se hace fluir una corriente alterna por una bobina, se originará un campo EM primario que estará en fase con dicha corriente y que puede representarse por una sinusoide en la que P es su amplitud.

• Si este campo actúa sobre un conductor (ejemplo pirita), se inducirá un voltaje oscilante, el cual estará atrasado un cuarto de periodo (90°) con respecto al primario. A su vez la corriente inducida en el conductor está retrasada respecto del voltaje inducido, dependiendo este retraso de la resistencia del conductor.

• El campo EM secundario que se induce por la presencia de esta corriente alterna está en fase con dicha corriente, o sea que está retrasada respecto al voltaje. El campo resultante en un punto cualquiera será la suma del campo primario y del campo secundario, o sea, la curva resultante de la suma de la primera y la tercera. Este campo tendrá diferente amplitud que el campo primario y además estará retrasado una fracción α de períodos respecto de él.

• En general puede expresarse que en el emisor será la intensidad:

• y el receptor resultara:

• con un retraso y

• Diagrama Vectorial: Transformando la diferencia de fase en una relación de tiempo entre el campo primario, secundario y resultante, tomando convencionalmente el sentido contrario a las agujas del reloj para indicar un retraso relativo:

• Se ha dicho anteriormente que la diferencia de fase entre fem y la corriente inducida dependen de la conductividad del cuerpo, siendo mayor cuanto más conductivo es el mismo. Por lo tanto:

• Cuando el cuerpo es muy buen conductor, el ángulo ϕ se aproxima a 90º. El campo secundario está retrasado casi 180º respecto al campo primario

• Si, en cambio, tiene baja conductividad ϕ tiene un valor cercano a cero. El retraso es, en este caso, muy próximo a 90º.