Últimamente métodos geofísicos se expanden cada vez más hacia distintas áreas fuera del rubro de la minería. Algunos métodos tienen una historia larga, tales como magnetometría o estudios sísmicos, otros se están desarrollando en el día de hoy. Métodos electromagnéticos, son métodos donde últimamente fueron desarrollados muchos equipos geofísicos más móviles y económicamente más accesibles que los equipos geofísicos tradicionales. Obviamente detrás de esa movilidad y economía hay ciertas restricciones y uno de los más notables es baja profundidad de estudio del subsuelo. Sin embargo, como muestra la práctica, hay un campo muy amplio, donde estos equipos son muy solicitados y además se desempeñan mucho mejor que los equipos tradicionales desarrollados para los estudios muy profundos.
El desarrollo del radar subsuperficial Loza comenzó en el centro científico IZMIRAN en relación con la misión espacial planificada Marte 94 (no realizada). Desafío principal: profundidad máxima de penetración, limitaciones estrictas en tamaño y peso. Un principio de la construcción novedosa aumentó el rango dinámico del radar por el factor de alrededor de 10000 y profundidad de penetración hasta 100-200 m. Ahora el GPR Loza-V y el Loza-N de «alta» y «baja frecuencia» están fabricados por la empresa VNIISMI (Rusia) y son ampliamente utilizados en geología, arqueología y trabajos industriales.
Los GPR (inglés: Ground Penetrating Radar) convencionales no se usan ampliamente para la exploración geológica. Debido a la baja potencia de transmisión típica de los GPR convencionales, la «profundidad de sondeo» en suelos de textura ligera se limita a los 10 metros superiores. En la exploración, estas profundidades son de poco interés para los geólogos.
Al desarrollar el radar de penetración terrestre profunda «Loza», se realizaron grandes esfuerzos para que la profundidad de sondeo del dispositivo sería atractiva para geólogos y geofísicos. El radar de penetración profunda Loza tiene las siguientes características: potencia ultra alta, concentración de energía de señal en el área del espectro de baja frecuencia, gran rango dinámico de grabación de señal reflejada, lo que permite aplicar el GPR en la exploración de estructuras subterráneas a profundidades de 100-150 metros en suelos de baja resistividad y hasta 200-300 metros en suelos de alta resistividad.
Puntos claves y características principales
La principal característica distintiva del GPR Loza es la acumulación de energía en un único impulso de alta tensión transmitido en vez de la síntesis de la señal recibida mediante el procesamiento estroboscópico repetitivo.
Transmisor: la potencia máxima alcanza el límite práctico permitido por propiedades aislantes de la materia circundante. El pulso de sondeo es generado por un condensador cargado gradualmente, descargando rápidamente a través de una clave de hidrógeno de alto voltaje. Su duración y forma depende de los parámetros de la antena. Hablando generalizado, el transmisor determina la energía de un pulso de emisión única, sin embargo, los ingenieros prácticos prefieren hablar de su «potencia» que asciende a 5, 10, 15 o 21 kV establecido para GPR Loza-N. Esos transmisores pueden funcionar prácticamente en todas las condiciones climáticas y no producen interferencia ni para la radio tampoco para la TV, debido a una duración de pulso muy corta. El acuerdo con la compatibilidad electromagnética europea y la salud requisitos ha sido confirmado por Engineering Test Institute y Center of Labor Hygiene de la República Checa. (Certificados E-31-00531-07 y 2633/2011). En condiciones especiales, pueden ser utilizado transmisores experimentales con mayor voltaje de pulso.
Las antenas no son resonantes (transmisor y receptor, en para evitar el «timbre» espurio). Principio carga resistiva Wu-King: disipación de energía aumentando gradualmente las resistencias entre elementos de antena lineales.
Banda de frecuencia: para alcanzar la profundidad máxima, el espectro de pulso en Loza-N GPR se desplaza a la parte inferior de la banda de frecuencia del receptor: 1-50 MHz. El equipo Loza-N contiene antenas de 50 MHz (3 m de largo), 25 MHz (6 m), 15 MHz (10 m) y 10 MHz (15 m) cargadas resistivamente.
A diferencia de otros métodos geofísicos terrestres con los GPR de la serie Loza los datos se están recolectando muy rápido. Velocidad depende de la topografía y de la vegetación. Como ejemplo, desplazando por un pasto en la superficie relativamente plana la velocidad de recolección de los datos es prácticamente idéntica a una caminata de 2 km/h.
Digitalización de la señal: consola de Loza-N registra los niveles de amplitud con un conjunto paralelo de comparadores de alta velocidad (frecuencia: 0,5-1 GHz). Repitiendo las mediciones con atenuación de entrada cambiando en escala cuasi logarítmica, el procesador Loza obtiene una representación de señal de 256 bits en un rango dinámico de 120 dB.
Forma de onda de pulso: debido a la carga resistiva, la radiación de la antena del GPR Loza se acerca a la ráfaga EM idealmente no oscilante. Su bajo factor Q se compensa con una alta energía la de corriente del pulso.
El enfoque natural de la onda hacia la subsuperficie se produce debido al buen contacto entre el suelo y las antenas flexibles.
Referencias
Autor: Sergio Marchenko – 2018