Localizar y mapear utilidades. Metálico | PVC | Tuberías de hormigón. Alcantarillado | Agua | Líneas de gas
Una parte clave de la planificación del proyecto es saber exactamente qué hay debajo de la superficie en un sitio. Este estudio de caso demuestra un uso común de GPR.
Ground Penetrating Radar (GPR) utiliza ondas de radio para localizar de forma no destructiva objetos y estructuras subterráneas en materiales como suelo, roca, hormigón, asfalto, madera y agua.
Sensors & Software Inc. es un fabricante de GPR reconocido mundialmente por su compromiso con la excelencia técnica, la innovación continua y el servicio al cliente receptivo. Encontrará sus productos en uso para numerosas aplicaciones por parte de ingenieros, mineros, arqueólogos, geólogos, así como personal militar, de seguridad y policial.
Un área de aplicación importante para GPR es la detección y el mapeo de servicios públicos enterrados. A continuación, abordamos la metodología de campo y las características de instrumentación GPR relacionadas.
Tuberías Metálicas y No Metálicas
Las herramientas y los métodos para localizar servicios públicos enterrados son bastante diversos. El enfoque más común es energizar tuberías y cables metálicos con corrientes eléctricas y usar un sensor de campo magnético para detectar la corriente. Siempre que el objetivo pueda exponerse para la conexión o se pueda inducir corriente, fluya suficiente corriente en el objetivo y el detector sea lo suficientemente sensible para detectar el campo magnético creado por la corriente, entonces esta técnica funciona bien y es muy rentable.
Cuando el acceso es difícil, la corriente eléctrica no fluye (es decir, un elemento no metálico o una conexión rota) o el ruido externo hace imposible la detección, GPR ofrece una alternativa. GPR proporciona su propia fuente de energía, detecta objetos metálicos y no metálicos, así como condiciones del suelo perturbadas y otras estructuras enterradas.
El equipo GPR no está exento de limitaciones. Las señales de ondas de radio GPR son absorbidas por el suelo y algunos suelos (arcillosos, salinos) limitan en gran medida la profundidad de exploración.
Por tanto, la eficacia del GPR es específica del sitio y varía mucho de un lugar a otro. Otros enfoques directos para la detección de servicios públicos son hacer zanjas, cavar manualmente o excavar con aspiradora para exponer las características. Se necesitan conocimientos a priori y dibujos precisos de obra para ser eficaz con estas técnicas. A menudo, estos datos no están disponibles o no son lo suficientemente precisos. El enfoque de sentido común para la localización es utilizar todas las herramientas disponibles. Comprender dónde y cuándo un enfoque particular es más rentable proviene de la experiencia, la práctica comercial y las técnicas de construcción locales.
El localizador de servicios públicos basado en GPR se implementa de dos maneras para la localización de servicios públicos. Lo más común es localizar y marcar sobre la marcha. El segundo es más poderoso; mapear el área para crear imágenes del subsuelo o cortes de profundidad.
El primer método funciona bien en suelos favorables y entornos despejados. El enfoque de mapeo proporciona separación de objetivos por su continuidad espacial y es especialmente útil en condiciones complejas. Ambos enfoques se describen a continuación.
Locate and mark™ es la forma más común de utilizar GPR para localizar servicios públicos. Es muy similar al uso de detectores tradicionales de seguimiento de corriente. El sensor GPR se mueve a lo largo de barridos perpendiculares al eje de servicio previsto (consulte la Figura 1). Cuando la unidad GPR cruza la utilidad, la imagen muestra una forma hiperbólica (V invertida) como se muestra en
Figura 2. El vértice o cima de la hipérbola es la posición de la utilidad. La distancia hasta la cima de la hipérbola es una estimación de la profundidad.
Moviendo el GPR hacia adelante y hacia atrás y marcando el suelo donde se observa la parte superior de la hipérbola, se puede trazar la alineación de la utilidad subterránea como lo indican las X en la Figura 1. Por ejemplo, una alineación de alcantarillado pluvial de concreto se ubicó debajo del asfalto en la Figura 3. Las ubicaciones de las 3 líneas topográficas perpendiculares se indican en la fotografía de la Figura 3 y las imágenes de datos se muestran en la Figura 4. La V invertida visible en cada transecto, claramente Identifica la alineación de la tubería.
Observe en la Figura 4 que a medida que la tubería se hace más profunda, la fuerza de la respuesta hiperbólica en el transecto GPR se debilita. Esto es el resultado de que la señal GPR se atenúa a medida que se adentra más en el subsuelo. En todos los suelos, eventualmente la señal GPR será absorbida completamente y el receptor GPR solo detectará el ruido de radio ambiental en el área.
Para ver el objetivo lo más profundo posible con un GPR, es importante tener un sistema silencioso y altamente sensible. La Figura 5 muestra la respuesta de una tubería de concreto de asbesto que es sutil pero visible.
En algunas situaciones, las condiciones del terreno son complicadas y/o no existe un conocimiento previo de lo que está enterrado. El mapeo proporciona una manera poderosa de abordar estas condiciones cambiantes.
En una encuesta cartográfica, los datos se recopilan sobre un área de manera controlada para cubrir el 100 por ciento del área.
La mayoría de las veces, los datos se adquieren en una cuadrícula rectilínea de líneas para obtener una cobertura de área completa, como se muestra en la Figura 6. Si bien los recorridos individuales pueden permitir marcar algunas características, el objetivo principal es adquirir y registrar los datos para permitir que una computadora Mapa generado de la zona.
Por ejemplo, se llevó a cabo un estudio en cuadrícula en una zona cubierta de grandes rocas. La respuesta del GPR es confusa y compleja, lo que hace que sea muy difícil identificar de forma única un servicio enterrado cuando se observa una sola travesía.
Al fusionar todos los datos para crear una imagen de volumen, los mapas de corte a diferentes profundidades hacen que las características lineales largas sean fácilmente visibles. Los resultados para el área de la cuadrícula se muestran en la Figura 7. La figura muestra cortes de profundidad a 0.5 my 1.1 m para el estudio de la cuadrícula. La característica de línea en Y ≈ 2.5 ma 3 m es un cable de alimentación eléctrica enterrado que alimenta los estándares de iluminación. La característica a 12.5 m es una línea de rociadores de agua. La característica en Y ≈ 7.5 a 10 m en el segmento de 1.1 m es un drenaje pluvial de concreto.
El ojo humano es muy poderoso para identificar las características lineales conectadas. La animación por computadora lo hace aún más.
Sistemas GPR que operan en el rango de frecuencia de 100 a 500 MHz ofrecen el mejor compromiso entre resolución espacial y profundidad de exploración.
Estas frecuencias dictan el tamaño del sensor que se implementa mejor en un carro. Para maximizar la sensibilidad del sistema y minimizar la interferencia, los carros deben construirse con materiales no metálicos.
El sistema LMX200™ (Figura 3) proporciona un excelente ejemplo de un sistema GPR optimizado para la localización de servicios públicos. El carro plegable está construido con componentes resistentes de fibra de vidrio no metálicos, tiene ruedas de gran diámetro y una pantalla de datos altamente visible.
El sistema está diseñado para facilitar el envío y el almacenamiento. El tiempo de configuración desde la llegada al sitio hasta el inicio de la recopilación de datos toma solo uno o dos minutos.
La unidad de visualización es una computadora de campo robusta para registro y visualización de datos. Resistente a la intemperie, visible en todas las condiciones de iluminación, incluida la luz solar intensa, el
La unidad de visualización está diseñada para condiciones de campo difíciles y funciona en un amplio rango de temperaturas.
La unidad de visualización integrada, la batería y el odómetro de rueda facilitan los estudios controlados. Un día completo de levantamiento requiere solo una batería de gel recargable. El posicionamiento GPS está diseñado en el sistema LMX200™.
El firmware inteligente y fácil de usar del sistema Smart System de la unidad de visualización hace que la operación sea sencilla y directa, ya sea en el modo Localizar y marcar o realizando un estudio de cuadrícula para obtener imágenes de un área compleja. Durante la adquisición de datos, la flecha de retroceso proporciona una precisión milimétrica de la ubicación exacta de un objetivo.
Para los levantamientos de cuadrícula, el operador es guiado en cada paso de la adquisición por el exclusivo programa de control interactivo ergonómico para asegurar una imagen completa. El kit de campo Easy Grid de Sensors & Software facilita la realización de levantamientos.
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