Aplicaciones de GPR
El GPR es una herramienta de prospección geofísica no destructiva que se utiliza actualmente en diversas disciplinas de investigación, como son la ingeniería civil y geológica. En estos ámbitos generalmente se utiliza para la localización de daños y elementos estructurales. Se ha utilizado con éxito en la detección de grietas, humedades, zonas de perdida de espesor, localización de armaduras en hormigón y de cimentaciones y zapatas bajo los edificios, y otras aplicaciones para la geotecnia (Lorenzo, et al., 1995).
Su uso se extiende también a la hidrogeología en estudios del nivel freático o de difusión de contaminantes en suelos, a estudios de arqueología para la localización detallada de restos arqueológicos, en arquitectura para conocer la disposición de pilares y armaduras dentro del hormigón, y estudios forenses o investigaciones policiales de búsqueda de elementos enterrados.
El Ground Penetrating Radar es una herramienta de prospección de fácil montaje, cómodo de usar y que reproduce in situ, desde el mismo aparato o mediante la transferencia de archivos de datos (radargramas) a un ordenador personal, la respuesta del medio ante la propagación de las ondas emitidas. Con un correcto estudio previo del objetivo a estudiar y las propiedades electromagnéticas del entorno en el que se encuentra, es sencillo preparar la instrumentación necesaria para la correcta detección del objeto y mediante un buen procesado de los radargramas, se consiguen resultados con alta precisión.
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C A M P O |
APLICACIONES |
Antenas Frecuencia central [MHz] |
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Ingeniería Civil y Geotécnica |
Localización y determinación del estado de zapatas y cimentaciones. |
2600-500 |
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Localización de grietas en estructuras de hormigón. |
2600-1600 |
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Localización de zonas de oxidación en armaduras de hormigón. |
5000-1000 |
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Localización de zonas de aluminosis en hormigón. |
5000-1000 |
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Determinación del suelo bajo estructuras rígidas. |
100-500 |
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Localización de cavidades en suelos calcáreos y/o duros. |
10-500 |
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Localización de variaciones en las propiedades de las rocas ante excavaciones. |
100-500 |
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Determinación de radio de armaduras y espesor de pilotes. |
2600-500 |
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Minería |
Localización de depósitos minerales. |
< 200 |
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Determinación del nivel de aguas en reservorios (petróleo) |
< 100 |
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Determinación del nivel de aguas en reservorios (petróleo) |
< 250 |
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Localización de cámaras con grisú |
< 400 |
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Hidrogeología e Hidrología |
Localización del nivel freático. |
< 250 |
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Localización y determinación de acuíferos. |
< 250 |
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Estudio de difusión de contaminantes. |
< 400 |
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Determinación de conexiones entre acuíferos. |
< 400 |
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Arquitectura |
Localización de armaduras. |
2600-1600 |
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Localización de conductos eléctricos/ agua/ gas/ fibra óptica. |
2600-250 |
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Determinación de daños estructurales: grietas/ humedades en edificios/ aluminosis. |
2600-1600 |
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Detección de raíces de árboles y otros elementos que comprometen la estabilidad estructural de un edificio |
1000-400 |
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Arqueología |
Localización de elementos arquitectónicos enterrados |
400-270 |
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Localización de vestigios de civilizaciones (diferentes a edificaciones) |
270-200 |
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Localización de vestigios de civilizaciones (diferentes a edificaciones) |
500-250 |
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Localización de fosas comunes |
400-200 |
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Localización de fosas comunes |
400-200 |
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Agronomía |
Control de mapas de usos de suelo. |
< 250 |
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Localización del lecho rocoso. |
< 200 |
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Determinación de techo y suelo de diferentes horizontes. |
< 100 |
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Localización de niveles de turba. |
< 400 |
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Localización de zonas contaminadas. Determinación del nivel de humedad superficial. |
1000-400 |
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Forense |
Localización de cuerpos enterrados |
400-270 |
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Localización de fardos/ zulos/ túneles ilegales. |
400-100 |
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Glaciología |
Determinación de espesor de permafrost. |
< 400 |
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Determinación de diferentes capas de hielo en glaciares |
< 250 |
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Estudio geomorfológico de glaciares |
< 100 |
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Fuerzas Armadas |
Localización de minas antipersona. |
2000-1000 |
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Localización de zulos. |
1000-250 |
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Geología Marina |
Determinación de geomorfología marina y costera |
1000-400 |
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Determinación de estructuras sedimentarias de origen marino y costero |
< 400 |
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Tabla 1.1. Aplicaciones de GPR en diversas disciplinas y antenas necesarias para cada caso.
De los valores de frecuencia central de la antena usada para cada caso, es importante explicar que la frecuencia seleccionada para cada estudio depende de la profundidad a la que se encuentre el objeto de estudio. De forma que, para estudios donde la profundidad es inferior a 1 metro las antenas a usar son de frecuencias a partir de 1GHz (1000MHz), mientras que para estudios de elementos a profundidades comprendidas entre 1 y 15 metros se utilizan antenas de entre 100 y 500 MHz. Para estudios a mayor profundidad se suelen utilizar antenas de frecuencia variable. Así, una mayor frecuencia central de la antena permite el estudio de objetivos pequeños y a poca profundidad, mientras que una menor frecuencia central permite estudios a mayor profundidad y para objetivos de mayor tamaño.
Aplicaciones de GPR en zonas urbanas
Dado el nivel de edificación y construcción en las grandes urbes, se hace necesario el uso de técnicas de prospección no invasivas, que permitan realizar estudios detallados y a diferentes profundidades sin afectar las estructuras. El GPR es una herramienta muy útil en estudios del subsuelo en ciudades y suele acompañarse de otros métodos no invasivos como el método sísmico.
De las aplicaciones citadas anteriormente (Tabla 1.1), el uso de GPR en ciudades o zonas urbanas es una herramienta indispensable para estudios geotécnicos en la ingeniería civil, en arquitectura, en geología e ingeniería geológica e hidrología, en investigación para la ciencia forense y para la localización de servicios.
Es importante destacar la dificultad que puede presentar el estudio del subsuelo mediante GPR en zonas donde las condiciones de contorno exteriores puedan afectar los resultados. Estos elementos del entorno pueden ser estructuras superficiales como muros, techos o infraestructuras civiles (puentes) o elementos de seguridad ciudadana instalados en comisarías y centros públicos como los inhibidores de frecuencias. Ambos elementos generan interferencias, ya sea por crear amplitudes de onda mayores al interferir con la onda reflejada (efectos de borde), o por ser aparatos de emisión de ondas a alta frecuencia que cubren las ondas emitidas por la antena.
Del mismo modo, las ondas que producen los aparatos electrónicos y mecánicos como antenas, líneas de corriente eléctrica, generadores, motores y otros elementos que se encuentran en las ciudades interfieren en las señales recibidas por las antenas.
Cuando se realiza un estudio en la ciudad se debe conocer y considerar la presencia de estos elementos para poder esclarecer las anomalías que se registren en los radargramas. En algunas ocasiones estas interferencias pueden generar ciertas dudas sobre el subsuelo a estudiar y conviene conocer las limitaciones del GPR en estudios en ciudades.
Aplicación de GPR en microzonificación
Para llevar a cabo un estudio de microzonificación sísmica es necesario usar de forma complementaria diversas técnicas y aplicaciones, con la finalidad de determinar los límites zonales de partes del terreno con diferentes respuestas ante un evento sísmico. Dentro de estas técnicas, el GPR permite realizar trabajos en áreas extensas y para diversas profundidades y permite realizar análisis en 3D del subsuelo mediante un software, por lo que los resultados pueden obtenerse de forma rápida.
El GPR puede caracterizar zonas de fractura, cavidades, zonas de nivel freático, y en general dar de forma detallada la geomorfología de una zona. Realizar una microzonificación sísmica en la ciudad de Barcelona, y determinar y clasificar de zonas de diferente potencial de riesgo sísmico es de gran importancia ya que la ciudad se asienta sobre una gran variedad de elementos geológicos estructurales. Dentro de la microzonificación sísmica realizada por Cid (2001) la zona estudiada en este proyecto (margen izquierda del Eixample de Barcelona) aparece en una zona de riesgo sísmico III. Hay que destacar que esta microzona sísmica es de gran extensión y presenta una gran variabilidad de pequeñas estructuras geológicas como zonas de paleocanales y antiguas rieras. La respuesta ante un evento sísmico de estas rieras, siendo elementos sedimentarios no cimentados, depositados en estructuras convexas como son los límites de las rieras, puede suponer una amplificación de la velocidad de las ondas sísmicas y por lo tanto aumentar los efectos destructivos para esa zona (Profesor Enrique Romero (UPC), comentario personal). Es importante poder determinar el alcance en profundidad y en dimensiones de estas estructuras para determinar la capacidad de estas de amplificar las ondas sísmicas y por lo tanto aumentar el riesgo potencial de la zona. Consiste en realizar una nanozonificación, considerando esta variedad de estructuras sedimentarias.
Siendo una zona pequeña, urbanizada y de alta densidad de habitantes y de servicios urbanos es importante utilizar un método no invasivo, silencioso y que no disturbe el día a día de la ciudad. Así, el GPR es la herramienta más indicada dada la extensión a estudiar, la precisión de resultados a obtener.
En Hito1 disponemos de georradar para diferentes utilidades, para más información, utilicen el formulario de contacto.
