Georadar: ¿Qué es? Aplicaciones y Ventajas

El Georadar GPR es una herramienta capaz de detectar características del subsuelo tradicionalmente no localizables.

El georradar o GPR (por su siglas en inglés Ground Penetrating Radar), es una técnica de prospección geofísica no invasiva ni destructiva, basada en la emisión de ondas electromagnéticas y posterior captación de dichas señales, que permite realizar un escaneo del subsuelo y detectar objetos enterrados de distintas materialidades, indicando ubicación y profundidad.

¿Qué es el Georadar – GPR?

El georradar es un sistema de antenas emisoras y receptoras, que utiliza ondas electromagnéticas de alta frecuencia (no nocivas para la salud) para explorar el subsuelo y obtener información sobre su composición, estructura u objetos presentes en él. La técnica se basa en la emisión de pulsos de radar hacia el suelo, en donde estas ondas interactúan con las capas y objetos en profundidad, generando altas amplitudes de onda electromagnética que son procesadas para crear imágenes que representan las características ocultas bajo la tierra. La frecuencia de la onda emitida por el georradar irá ligada al tipo de objetivo que se desea estudiar, a menor frecuencia se tiene una mayor prospección de onda, pero tiende a perder detalle de objetos de pequeño tamaño, mientras que a mayor frecuencia permite detectar objetos de menor tamaño, pero la profundidad de penetración de la onda se ve disminuida.

¿Cómo funciona la interpretación de los resultados del Georadar?

Cuando se realiza un rastreo con georradar, para llegar al resultado final se deben realizar un procesamiento de los datos para eliminar ruido, mejorar la resolución y corregir distorsiones. Esto implica software especializado para filtrar y procesar la información.

Posteriormente, se debe realizar una revisión visual de las imágenes o secciones transversales generadas a partir de los datos. Estas imágenes se conocen como “radargramas”, en donde se deben identificar anomalías en forma de parábolas que indican ubicación y profundidad de las interferencias subterráneas.

Usos y aplicaciones del Georadar

El georradar es una herramienta muy versátil que se utiliza en una variedad de aplicaciones debido a su capacidad de detectar elementos enterrados, así como también cambio de propiedades que dan información relevante del subsuelo. Aquí hay algunas de las principales aplicaciones y usos del georradar:

Aplicaciones en el campo de la Ingeniería civil y Geotécnia

• Evaluación de cimentaciones y estructuras: El GPR se utiliza para evaluar la calidad del suelo y detectar anomalías que puedan afectar la construcción de cimentaciones, así como también posible corrosión o daños ocultos en las barras de refuerzo.
• Detección de servicios enterrados: es útil para localizar tuberías y cables subterráneos y otros servicios públicos antes de excavar, lo que ayuda a prevenir daños accidentales durante las construcciones.
• Inspección de puentes y carreteras: se utiliza para evaluar la integridad de puentes y carreteras al detectar posibles vacíos y fisuras debajo de la superficie.

Aplicaciones en el campo de la Arqueología

• Localización de sitios arqueológicos: El georradar ayuda a los arqueólogos a detectar estructuras enterradas, como cimientos de edificios, tumbas y artefactos antiguos sin necesidad de excavar, previendo así daños al patrimonio arqueológico de las localidades.

Aplicaciones en el campo de la Geología

• Caracterización del subsuelo: a partir de la visualización de los radargramas, se puede estudiar la  estratigrafía somera en zonas donde se necesite conocer el buzamiento o profundidad del contacto entre diferentes  capas geológicas. 

Aplicaciones en el campo de Agricultura y gestión de tierras

• Mapeo de raíces y suelos: conocer la distribución y profundidad de las raíces de los cultivos, es de gran importancia para su óptima producción, es por eso que el georradar es una herramienta versátil para conocer esta información.

Aplicaciones en el campo de los glaciares

• Estimación de espesor de glaciares : a través del viaje de las ondas electromagnéticas por el interior de los glaciares, se puede monitorear cambios en su tamaño y forma.

Profundidad de penetración de la onda electromagnética

El comportamiento de la onda electromagnética al penetrar en el terreno, depende de varios factores:

La conductividad eléctrica

Es la medida de la facilidad de paso que encuentra un impulso electromagnético al atravesar un material, y se expresa numéricamente como el inverso de la resistividad (Siemens/m).

La conductividad eléctrica varía dependiendo del estado en que se encuentre la materia en la que circula. Por ejemplo, en los medios líquidos, dependerá de la presencia de sales disueltas en ellos que generan iones cargados positiva o negativamente, y son los electrolitos responsables de conducir la corriente eléctrica cuando se somete el líquido a un campo eléctrico.

Por otra parte, los sólidos presentan una estructura atómica mucho más compleja y con menor movimiento, así que la conductividad dependerá de la nube de electrones compartidos por las bandas de valencia y la banda de conducción, que varía según la naturaleza atómica de la materia: los metales son buenos conductores eléctricos y los no metales, en cambio, buenos resistentes (o aislantes, como el plástico).

La constante dieléctrica

Es la magnitud física en la que se basa el georradar y representa la permitividad al paso de un impulso electromagnético con respecto a la permitividad que presenta el vacío. Es, por tanto, un factor adimensional. En la práctica esta constante depende de la conductividad eléctrica y del espesor de material atravesado. La utilización del georradar se fundamenta en las reflexiones inducidas sobre un impulso electromagnético al pasar de un material a otro, entre los que existe un contraste de sus respectivas constantes dieléctricas.

La velocidad de propagación

La velocidad de una onda electromagnética depende del material atravesado y de la frecuencia de la señal emitida. En general, esta velocidad es mayor en el aire o en materiales secos, que en agua o materiales húmedos.

El coeficiente de atenuación

El material sufre una pérdida de energía o amplitud de las ondas a medida que atraviesan los medios. La unidad en el que se mide es el dB/m, y esto se denomina coeficiente de atenuación, el cual aumenta con el contenido en agua, la conductividad eléctrica, la dispersión producida por una composición heterogénea, y el contenido de partículas metálicas.

Relación entre la frecuencia y la profundidad objetivo

La penetración de la onda electromagnética que emite el georradar depende de la frecuencia de la antena emisora y de las propiedades físicas de los suelos y rocas, adicionalmente está relacionada con la profundidad y el tamaño del objetivo.

Debido a la alta frecuencia de las señales emitidas por el georradar, con frecuencias entre 100 y 1 GHz (Broseta, 2010), su atenuación es muy rápida, por lo tanto, la profundidad del terreno a la que pueden penetrar estas señales produciendo reflexiones interpretables, está limitada. En medios favorables y con una antena de baja frecuencia puede llegarse a profundidades operativas de hasta unos 30 m; pero, en la mayoría de los casos, la profundidad efectiva de inspección está comprendida entre varios cm y 20 m.

Saber cuál es el sistema de antenas GPR usado para la inspección objetivo no es trivial, especialmente para un nuevo usuario que no está familiarizado con el método. Con objetivo de simplificar el proceso de selección, se mostrará una tabla resumen, destacando dos criterios claves: rango de profundidad y resolución.

Los aspectos a considerar para la selección de las antenas del georradar corresponden al objetivo de la investigación y su profundidad, puesto que la resolución depende de la frecuencia de la antena seleccionada (Tabla 1), a mayor frecuencia la profundidad de investigación disminuye la profundidad de penetración y aumenta la resolución, caso contrario a menor frecuencia mayor profundidad y menor resolución (Sánchez, 2004).

Frecuencia (MHz)	Resolución	Profundidad (m)	Tipo de investigación	Disponibles en GEO-X
70	Baja	30	Campañas geológicas y geotécnicas	VIY5-070
125	Media a baja	15 – 20	Campañas geológicas y geotécnicas	VIY5-125
300	Intermedia	6 – 8	Detección de elementos enterrados	VIY5-300
600	Media a alta	4 – 6	Detección de elementos enterrados, arqueología, vías	VIY5-600
900	Alta	1 – 2	Campañas a detalle	VIY5-900
1500	Alta	0.5	Inspección de estructuras de hormigón, muros de concreto	VIY5-1500

Para prospecciones hasta 2 – 2.5m de profundidad suelen emplearse antenas con frecuencia de 400-500 MHz. Frecuencias de 200-250 MHz permiten alcanzar una profundidad de 4-5 m en condiciones litológicas favorables es decir trabajando sobre sedimentos secos de granulometría gruesa como arenas o gravas. Las de frecuencia menor (≤100 MHz) tienen utilidad en aplicaciones muy específicas que tengan como objetivo la localización de estructuras extensas y profundas (del orden de 6-7 metros). Por último, existen además antenas de frecuencia muy elevada, 1000-2000 MHz, que se emplean exclusivamente en el marco de estudios de ingeniería civil y de patrimonio artístico, donde los objetivos son profundidades del orden del decímetro o del centímetro (localización de armaduras, caracterización de capas de asfaltos, de pinturas y de estucos), (Gianluca Catanzariti, 2017).

GEO-X cuenta con un Georradar de frecuencia dual 300-700MHz que puede alcanzar una profundidad de hasta 8 m en condiciones litológicas y suelos sin humedad y sin presencia de interferencias que generen pérdida de señal en la emisión de la onda electromagnética entremedio. La utilización de este georradar nos permite contrarrestar la limitación existente, con los georradares de una sola frecuencia, al tener la necesidad de abarcar medios en los que se quiere inspeccionar zonas desde los primeros metros y también contar con buena resolución a profundidad.

Desafíos y oportunidades

Conocer las distintas frecuencias de las antenas de los georradares y su estrecha relación con el alcance que tendrían en términos de profundidad, influye directamente en la capacidad de resolver una necesidad de detectar objetos enterrados en el subsuelo con éxito. También conocer el medio en el cual se realizan los trabajos, que permita comprender algunos de los factores de los cuales depende la profundidad de penetración será de gran utilidad para la localización de las interferencias.

Medios y condiciones que afectan el Georadar

El óptimo funcionamiento del georradar puede verse afectado por varios medios o condiciones del subsuelo, por lo que, para lograr cumplir los objetivos de un levantamiento de datos con georradar se debe garantizar no tener estas condiciones: 

• Suelos altamente conductivos: los suelos con conductividad eléctrica alta, como la arcilla húmeda, pueden atenuar las señales de radar y limitar la profundidad de penetración.

• Contenido de agua: influye en la velocidad de propagación de las ondas de radar y en la reflectividad de las interfaces entre las capas del subsuelo.

• Ruido electromagnético externo: la presencia de ruidos electromagnéticos externos, proveniente de estructuras eléctricas cercanas, hacen que se genere un ruido aleatorio en las imágenes de los radargramas que debe ser tratado con filtros para poder reducir su efecto.

• Profundidad del objetivo: Dependiendo la profundidad de las interferencias subterráneas que se desean detectar, se debe elegir la frecuencia de onda electromagnética óptima para alcanzar el objetivo, es por esto que la selección del equipo a utilizar para un levantamiento con georradar debe ir ligado al conocimiento previo de la profundidad estimada y tamaño del objetivo.

• Anomalías en superficie: la presencia de objetos metálicos, cavidades, raíces de árboles u otras anomalías subterráneas puede causar reflexiones inesperadas en los datos de georradar.

Ventajas de usar el método Georadar

El georradar ofrece una serie de ventajas significativas en una variedad de aplicaciones debido a su capacidad para explorar las capas del subsuelo de forma no destructiva, esto permite realizar un estudio subterráneo sin modificar ni afectar el entorno. Adicional a esto, al ser un equipo de fácil movilización, permite hacer rastreos rápidos en grandes extensiones de terreno.

La versatilidad del GPR hace que sea una herramienta de escaneo de subsuelo utilizado para una amplia variedad de aplicaciones. Al poder emplear distintas frecuencias de prospección, puedes pasar a ejecutar proyectos de detección de estructuras centimétricas hasta exploración de minerales.

Algunos sistemas de GPR permiten el mapeo en tiempo real del subsuelo. Lo que facilita la identificación de anomalías y toma de decisiones operacionales en menor tiempo.

Por último, la detección de las interferencias subterráneas ayuda a prevenir accidentes durante las excavaciones, lo que se ve transformado en reducción de tiempos operacionales y costos. En ocasiones, la detección de un servicio público (tuberías de gas) podría llegar a salvar vidas.

¿Por qué trabajar con GeoX?

En cada proyecto que abordamos, combinamos tecnología de vanguardia con un profundo conocimiento geofísico para proporcionar datos precisos y confiables sobre las interferencias subterráneas. Nuestra dedicación a la excelencia y nuestro compromiso con la satisfacción del cliente nos distinguen. Al elegir trabajar con GEO-X, puede estar seguro de que recibirá resultados excepcionales que respaldarán la toma de decisiones de sus proyectos, ya sea en ingeniería, arqueología, geología o cualquier aplicación.

Confíe en nosotros para que sus proyectos se ejecute con total normalidad y sin afectar servicios enterrados que pongan en riesgo los tiempos y costos de dichas obras.

Preguntas frecuentes sobre el Georadar

¿Qué detecta el georadar?

• Tuberías metálicas y no metálicas enterradas.
• Detección de cavidades, hundimientos y fracturas en el subsuelo.
• Hallazgos arqueológicos enterrados
• Entierros clandestinos en investigaciones forenses
• El espesor de las capas de hielo. Entre otros.

¿Qué mide el GPR?

Mide a través de ondas electromagnéticas de alta frecuencia (no nocivas para la salud) la composición, estructura u objetos presentes en el subsuelo.