Uso del Georadar GPR

Esquema de funcionamiento de geo-radar

Esquema de funcionamiento de Georadar GPR

El radar de subsuelogeoradar GPR es un método de prospección basado en la emisión y propagación de ondas electromagnéticas en un medio, con la posterior recepción de las reflexiones que se producen en sus discontinuidades. Estas discontinuidades son cambios bruscos de los parámetros electromagnéticos del subsuelo, es decir, de la conductividad, la permitividad eléctrica y la permeabilidad magnética. Los registros que se obtienen son similares a los obtenidos Cuando se realizan estudios de sísmica de reflexión, con la diferencia de que, en el caso del Georadar (GPR), se trabaja con frecuencias mucho más altas y la emisión de pulsos se puede realizar muy rápidamente. Por este motivo, aunque se trata de registros puntuales (trazas), los radargramas pueden llegar a considerarse casi registros continuos. La información que estos radargramas aportan es variada, pero principalmente se trabaja con tiempos de llegada. El tipo de estudio de subsuelo más básico consiste en determinar velocidades de propagación promedio y, junto con los tiempos de propagación registrados para cada evento, localizar la discontinuidad en la que se ha producido la reflexión, determinando tanto su situación horizontal como la profundidad a la se encuentra. La profundidad que se puede alcanzar depende tanto de las condiciones de medio analizado como del equipo utilizado. 

Los radargramas también pueden aportar información si analizamos las amplitudes de los distintos eventos. Este parámetro y la velocidad dependen del medio y permiten caracterizarlo.

Se trata, simplificando mucho, de una técnica no destructiva que utiliza ondas electromagnéticas para determinar superficies reflectoras en el interior de los medios. El equipo consiste en un sistema de control (computadora) conectado a unas antenas que se desplazan sobre la superficie del medio que se desea analizar.

Estas antenas son las encargadas de emitir energía hacia el interior del medio y de registrar las ondas que provienen de las reflexiones producidas en las discontinuidades interiores.

El desarrollo que han experimentado las técnicas de prospección con georadar GPR ha ampliado los campos de aplicación abriendo las puertas a nuevos estudios y posibilidades. Debido al gran interés en los estudios superficiales altamente resolutivos del subsuelo este desarrollo se está realizando muy rápidamente. Las cada vez más numerosas aportaciones que se realizan en este campo contribuyen a este espectacular avance. Son muchos los ejemplos de estas aportaciones que van desde estudios de casos concretos hasta simulaciones por ordenador, pasando por ensayos experimentales y desarrollo de programas informáticos y de equipos.

  • No Destructivo: las ondas de frecuencia no causan ningún daño en el subsuelo, el medio ambiente o la gente de los alrededores.
  • Sin perturbaciones: Hace poco ruido y no molesta a las personas circundantes durante su uso.
  • Fácil de implementar: Múltiples opciones de tamaño que son fáciles de usar, se puede almacenar, mover y utilizar en casi cualquier lugar con pocas limitaciones.
  • Robusto: Materiales resistentes diseñados para soportar las condiciones cotidianas asociadas a sus aplicaciones adecuadas.
  • Una mejora a los métodos anteriores: similar a tener una trinchera de prueba o perforación a lo largo de toda la longitud del proyecto sin la excavación innecesaria.
  • Elimina los residuos: Señala áreas para realizar pozos de prueba o perforaciones de muestra en lugar de utilizar el método SWAG, minimizando datos inútiles o engañosos.
Las emisiones electromagnéticas de los sistemas de Georadar GPR fabricados por USRadar Inc. no constituyen un peligro para la seguridad o salud en condiciones normales de operación. Las emisiones están muy por debajo de 10 mW / cm² (100 W / m²) nivel especificado por la United States Occupational Safety and Health Administration (OSHA) y las regulaciones similares en otras jurisdicciones.
A continuación se muestran los datos de la densidad de poder promedio a 50 mm:

Modelo de antena

Densidad de poder promedio

(W/m² @ 5cm)

OSHA Spec.

(W/m²)

100

< 0.001

100

250

< 0.001

100

400

< 0.001

100

500

<0.001

100

900

< 0.001

100

1000

< 0.001

100

2000

< 0.001

100

Acerca del Georadar GPR 1

El Seeker SPR puede ser integrado con casi cualquier tipo de GPS, desde uno de mano hasta mas complejos de navegación cinética satelital en tiempo real. Para la mayoría de las aplicaciones, las posiciones GPS se registran constantemente mientras se hace el estudio  topográfico. En terreno, o en la oficina, a medida que los puntos de interés son identificados, son registrados para futuras consultas y pueden tener números y descripciones asignados. Estos puntos pueden ser exportados para su uso a hojas de cálculo, bases de datos, SIG y software de CAD. Para ciertas aplicaciones especializadas tales como lagos y terrenos con topografía muy irregular, el posicionamiento GPS se puede utilizar para gatillar cada exploración realizada por el sistema. Los sistemas GPS RTK de alta precisión son generalmente el tipo de sistema de GPS que produce los mejores resultados para ese tipo de aplicaciones.


Con una mínima cantidad de entrenamiento y práctica, es posible llegar a ser competentes en la lectura de datos sin procesar de Georadares en menos de un día.

En primer lugar, es esencial entender que la señal de radar se propaga en forma de abanico cuando se transmite. Debido a esto, un objeto será visible para el radar antes y después de que el radar este directamente sobre él. Esta es la razón por la que un objeto con forma de punto se mostrará como una hipérbola (forma de arco). Dado que la señal de radar siempre tendrá el menor tiempo para viajar cuando la antena está directamente sobre el objetivo, la línea central del objetivo siempre será en el punto más alto de la hipérbola en los datos.

radarguychart-2
En el caso de tanques y objetivos más grandes, los bordes se pueden localizar de una manera similar.

 

radarguychart-3Este tipo de visualización es siempre el punto de partida con cualquier Georadar GPR. Hay varios tipos de técnicas de procesamiento y visualización que se pueden aplicar a estos datos para adaptarlos a las necesidades específicas.

 

 

 

Los datos 3D se pueden representar de 3 maneras:

  • una alineación 3D de trazados 2D
  • uno o más cortes de profundidad
  • Isosuperficies.

 

Alineación 3D de trazados 2D: casi no necesita post-procesamiento, por lo que requiere menos tiempo para producir y la menor cantidad de supuestos con respecto a la variación de velocidad.

Cortes de profundidad: requieren un modelo preciso de la velocidad del medio que es investigado. Entre más consistente es la Materia (es decir, hormigón), más rápido y fácil es lograrlo.

En algunos casos, la velocidad se puede medir y, a veces, esto puede ser resuelto a través de una combinación de conjeturas y de ensayo y error.

Los cortes de profundidad tienden a ser buenos para el modelado de elementos lineales tales como barras de refuerzo y conductos.

Isosuperficies: requieren la mayor cantidad de post-procesamiento y filtrado. El resultado puede ser bueno para el modelado de características más complejas, pero también tienen una tendencia a filtrar las características más pequeñas y. A veces esto es deseable, y a veces no lo es.

 Este es un ejemplo de un modelo isosuperficie. Esta imagen se ha generado utilizando el software GPR-Slice

perpendicularheatlines

Hay tres enfoques principales para la topografía con Georadar GPR, cuya selección depende de los resultados deseados y si se requieren resultados en tiempo real o si el procesamiento posterior se desea.

Acerca del Georadar GPR 2

Si el objetivo es identificar uno o más objetivos, la manera más fácil de lograrlo es examinar el sitio a ser estudiado buscando cualquier pista como arquetas, sumideros, válvulas, etc. Si los hay, pueden servir como un excelente punto de partida para la investigación. Típicamente con este método, se movería el radar a través del medio que es investigado hasta detectar el objeto en la pantalla, Luego la idea es determinar el centro exacto del objeto y marcar este en el suelo o registrar las coordenadas GPS del punto. Logrado esto, se podría mover por sobre este  objeto y repetir este proceso esencialmente rastreando el objetivo. Esto funciona mejor cuando se requieren resultados en tiempo real.

markout

Un “mark out” se logra generalmente mediante el escaneo de un sitio en un patrón de rejilla. Cuando se observa un objetivo, el operador coloca una marca en el suelo. Esto es por lo general en la forma de una marca de pintura de spray u otro símbolo distintivo. Dado que los datos del radar solamente revelan que un objetivo que se encuentra en la tierra tiene una composición diferente que el material circundante, no es posible en una sola pasada poder determinar si el objetivo es una roca, tubería u otro tipo de objetivo. La forma más fácil de diferenciarlos es hacer otro pase y ver si el objetivo continúa o no. Uno puede elegir entre poner marcas en cada objetivo y conectar los puntos más adelante o inmediatamente moverse y hacer otro pasada por el objetivo para determinar si es lineal o no.

Acerca del Georadar GPR 3

Los datos 3D pueden ser útiles para sitios más complejos con muchos objetivos. La generación de los datos 3D requiere que los datos se recopilen en una malla regular en direcciones perpendiculares y también por lo general requiere un cierto grado de post-procesamiento. La cantidad de post-procesamiento requerido aumenta a medida que la uniformidad del medio siendo investigado disminuye. Además, existe una correlación práctica entre la  uniformidad del medio siendo investigado y la claridad de las imágenes que se puede esperar sean producidas a través de post-procesamiento. Además, las presentaciones 3D utilizables por lo general requieren que los datos sean obtenidos en una cuadrícula mucho más densa que lo que es necesario con la presentación de datos 2D. En muchos casos, el número de líneas del estudio se duplica o cuadruplica. Por estas razones, los datos 3D tiende a ser utilizados con más frecuencia en los estudios topográficos de menor escala de pisos de concreto y paredes, más que en estudios de campo a gran escala.

perpendicular heat lines