Primeros inicios…
El método electromagnético del Georadar o GPR por sus siglas en inglés (Ground Penetrating Radar), es una técnica geofísica cuyo objeto es la geo-detección. Se ha utilizado desde hace bastante tiempo, pero ha sido a partir de los años 80 y de forma más contundente en los años 90, cuando se comienza a apreciar un aumento significativo en aplicaciones arqueológicas, siendo hoy en día un estándar en toda exploración histórica, paleontológica y arqueológica.
¿Qué es?
El GPR es un radar de penetración terrestre. Técnica geofísica no destructiva que proporciona una imagen del subsuelo midiendo diferencias en las propiedades electromagnéticas de los materiales. Su principal función es localizar objetos, estructuras o cavidades en niveles del subsuelo.
¿Dónde es utilizado?
La exploración con GPR, es una técnica moderna no destructiva y ecológica, por lo que actualmente se utiliza en una amplia gama de trabajos de Ingenieria, agronomía, arqueología, geología, paleontología, etc., en definitiva, todos los trabajos relacionados con la necesidad de hallar elementos situados en el subsuelo, de manera no destructiva.
El uso más frecuente del Georadar:
- Inspección de hormigón (espesores, enfierraduras, ductos insertos, etc.)
- Piping: todo tipo de tuberías soterradas que conduzcan cualquier elemento, sin importar la materialidad (PVC, HDPE, hormigón, acero, otros metales)
- Alcantarillado urbano, industrial o habitacional.
- Liberación de áreas para excavación: detección de elementos soterrados en áreas afectas a excavación.
- Aplicación forense: exploración no destructiva de entierros clandestinos.
- Aplicación Arqueológica y Palenteológica en sitios de interés patrimonial.
Ventajas
- Alta capacidad de penetración.
- Método de exploración no destructivo y ecológico.
- Ofrece una adquisición de información en tiempo real.
- Posicionamiento preciso en sentido vertical (profundidad) y horizontal (planimetría).
- Fácil de implementar
- Resultados rápidos y certeros.
Desventajas
- Presencia de suelos muy arcillosos donde la penetración de la señal GPR y su resolución puede ser fuertemente limitada.
- Existencia de suelos saturados de agua también restringen la penetración y resolución de la señal GPR.
- Bases de concreto donde los refuerzos de acero o mallas también son factores que atenúan la señal del radar, y muy especialmente si existen tuberías de pequeños diámetros insertados dentro del concreto.
- Elementos metálicos transmisores aledaños a las zonas de medición podrían interferir y reflectar la señal en muchas direcciones que dificultarían su captación.
- Condiciones inadecuadas durante la adquisición (irregularidades del terreno, presencia de maleza, obstáculos, poca accesibilidad para realizar líneas continuas, etc.).
¿Cómo funciona?
Las mediciones con El Georadar o GPR (Ground Penetrating Radar) o Radar de Penetración Terrestre, trabajan con la emisión de grandes cantidades de pulsos electromagnéticos, de muy corta duración y emitidos cada 0,05 m (5 cm.)
Parte de las ondas se reflejan en los objetos enterrados y otra parte sigue la trayectoria de emisión. Cada vez que la onda encuentra una estructura diferente, artificial o natural (con propiedades eléctricas diferentes), respecto del medio inicial o más superficial, se produce el proceso de la reflexión de ésta. Las profundidades de estas interferencias (hallazgos) se determinan en función del tiempo que recorre el impulso en el medio, conocida su velocidad (ajustable en terreno).
Mediante el uso de antena emisora y receptora, es posible detectar los cambios geológicos o singularidades, caracterizándose en oquedades, tuberías (metálicas y no metálicas), humedad, agua, u otros objetos de cualquier índole que se encuentren en el paso del impuso, ya sean estos naturales (rocas, estratos del suelo, etc.) o artificiales (estructuras de hormigón, tuberías, cables, etc.).
La interpretación de los radargramas se hace en función del tipo de conformación de las ondas al reflejar.
Conforme se avanza en la línea de adquisición, las múltiples emisiones y recepciones van generando una sección transversal continua del subsuelo, la que, mediante el software de análisis en terreno, es posible modelar, detectarlas y eventualmente identificaras con claridad en terreno.
La profundidad de investigación del método GPR está dada en función de la antena utilizada y del medio investigado (tipo de suelo, existencia de agua, elementos metálicos en superficie, entre otros).
Las antenas comúnmente usadas en ambientes industriales y urbanos, son de 250 MHz que permiten investigar con excelente resolución los primeros dos metros, no obstante, dependerá del tipo de suelo explorado para que los impulsos puedan penetrar hasta los 10 m (en condiciones ideales).
Muchos de estos factores que son características del suelo del sitio a prospectar, son independientes de la voluntad, preparación e instrumentación, y por lo tanto es muy probable que la señal en profundidad no aparezca con la claridad deseada o ciertamente se anule en sectores muy conductivos, no obstante, no existe otra tecnología que entregue mejor precisión en los resultados, aplicables a detecciones de elementos soterrados.
Respecto del área de investigación, el GPR puede identificar irregularidades del suelo por debajo de los pavimentos o radieres, objetos, estructuras y servicios enterrados únicamente por debajo del área investigada.
Metodología de la exploración en el área en estudio
La metodología de adquisición de datos en terreno, es a través de Grillas de Trabajo o bien Líneas de Trabajo, en ambos casos, la adquisición es a través de perfiles o cortes del terreno
La aplicación más frecuente es a través de Grillas, que son líneas perpendiculares entre sí, que cubren toda el área a investigar, enmarcadas en un área conocida como un cuadrado o rectángulo. La separación entre perfiles o líneas suele ser fijo, dependiendo del nivel de detalle que se desee obtener del subsuelo.
A veces, la existencia de obstáculos en superficie obliga a definir líneas de distintas longitudes. En general los sistemas de GPR están diseñados para la localización de discontinuidades que se extienden perpendicularmente al perfil y no paralelamente al mismo. Siendo esto, tomado en cuenta al momento de seleccionar la orientación de la grilla, respecto de elementos soterrados previamente concidos.
El tamaño del espaciado entre líneas suele ser elegido en el orden de la resolución horizontal. Un espaciado menor produciría información redundante (lo que no es malo a la hora de investigar), mientras que un espaciado mayor podría generar zonas sin muestreo. Teniendo presente esto último, cualquiera sea el tipo de grilla adoptada, es fundamental llevar a cabo una precisa localización de ésta.
Por ello es necesario seleccionar una serie de referencias estables sobre el terreno y utilizar flexómetro, Estación Total o receptores GNSS. En los casos con variaciones topográficas es importante realizar la medición de las grillas, de modo que los radargramas puedan ser corregidos durante la etapa de procesamiento.
Asimismo, es aconsejable que todo objeto observable en superficie sea localizado en el plano del sitio, de modo de facilitar la interpretación posterior de las señales adquiridas. Por este mismo motivo, la información estratigráfica (estudio geológico de estratos in situ) disponible debe ser cuidadosamente registrada.
Post Proceso Información (Radargramas)
La señal recibida es procesada y mostrada gráficamente (radargramas) en un monitor. Toda la información recopilada es llevada un posterior análisis e interpretación, es aquí donde la experiencia del experto es importante, ya que la interpretación es subjetiva y se debe realizar un profundo análisis de los radargramas. Por ejemplo, el análisis que cabe realizar en la siguiente ilustración:
Este radargrama muestra la existencia de hormigón armado que impide mostrar el banco de ductos que existe en esta área, sin embargo, la presencia de una tubería, la muestra con mucha claridad (punto rojo sobre ondas claras).
Vinculación con Topografía
Como es sabido, la Geomensura es el estudio de la representación de una porción de la tierra, aplicando ciencias como: Topografía, Geodesia y Fotogrametría, en tanto la Geofísica y Geología, son ciencias que explican el tipo de suelo, rocas, mineralogía, entre otros.
Con el fin de hacer una correcta y detallada representación del terreno o área de estudio se recurre a la topografía para la representación de la superficie, con sus formas y detalles, tanto naturales como artificiales. El trabajo de representación del terreno no queda sólo en la representación superficial, también es necesario el estudio del subsuelo, que es donde se aplica la herramienta geofísica del Georadar.
La exploración con Georadar, requiere de apoyo topográfico cuyo fin es representar de manera precisa y adecuada los hallazgos del subsuelo determinados.
