El radar de penetración en tierra (GPR) es uno de los métodos de prueba no destructivos (NDT) más precisos disponibles. Para aprovechar al máximo la encuesta GPR, es absolutamente esencial entender cómo funcionan las herramientas de GPR y seguir las mejores prácticas al realizar encuestas. Las áreas clave a tener en cuenta incluyen:

• Características del objetivo
• Diseño de la encuesta
• Selección correcta de la antena
• Prácticas recomendadas para configurar el sistema
• Consejos prácticos para garantizar el éxito en el campo.

Conozca sus características objetivo.

Antes de dar un solo paso en el campo, los topógrafos e investigadores deben determinar las características del objetivo que están buscando y el material circundante que están obteniendo imágenes.

El radar de penetración en tierra viaja a diferentes velocidades, dependiendo del material por el que esté viajando. Por ejemplo, el radar viaja más rápido a través del aire (a la velocidad de la luz) y más lento a través del agua (alrededor de una novena la velocidad de la luz). La velocidad del radar para todos los demás materiales variará en algún lugar entre el aire y el agua.

El valor asignado a la velocidad GPR a través de un material se denomina dieléctrico. Por ejemplo, el aire tiene un dieléctrico de uno y el agua tiene un dieléctrico de 81, por lo que todos los demás materiales tienen un valor en algún lugar entre uno y 81. Usamos el valor dieléctrico para calcular la velocidad del radar.

El equipo GPR busca diferencias en el dieléctrico del material, por lo que la topografía puede ser más difícil cuando dos materiales tienen propiedades eléctricas que son demasiado similares. Los usuarios deben evaluar si hay suficiente diferencia entre el objetivo que están buscando y el material anfitrión que rodea a ese objetivo.

Al escanear hormigón, los operadores pueden estar buscando conductos eléctricos y de telecomunicaciones. Estos pueden ser más difíciles de localizar que el acero de refuerzo metálico debido a la ligera variación en dieléctrico del hormigón y estos objetivos (especialmente si se alojan en tubería de PVC).

Consejo #1: Una manera de ayudar a superar este problema es girar la antena 90 grados desde su orientación normal.
La recopilación de datos de esta manera puede recoger información diferente, permitiendo mejor al operador ver conductos de plástico y dando una mejor sensación de espesor de hormigón. La misma técnica puede funcionar en la localización de utilidades y otras aplicaciones de asignación de capas. En otras palabras, si un topógrafo GPR no puede ver la tubería que creen que debe estar allí, debe intentar girar la antena 90 grados. O, escanear en una dirección, dar la vuelta y volver en la otra dirección.

La conductividad eléctrica del material circundante afecta la profundidad de los topógrafos. Dado que GPR emite energía electromagnética, está sujeto a atenuación (absorción natural) a medida que se mueve a través de un material. Si la energía se mueve a través de un material resistivo (baja conductividad) como arena muy seca, hielo o hormigón seco, la señal puede penetrar una gran cantidad de material. Si un material es conductor (suelo arcilloso o hormigón húmedo), la energía GPR se absorbe antes de que haya tenido la oportunidad de llegar muy lejos en el material.

GPR es mejor para inspeccionar materiales con baja conductividad eléctrica, como hormigón, arena, madera y asfalto. Por otro lado, si el proyecto implica la localización de una línea de alcantarillado o un tanque de almacenamiento subterráneo que está abajo de 8 a 10 pies en suelo húmedo y lleno de arcilla, GPR podría no ser la herramienta adecuada para el trabajo.

Elegir el mejor diseño de pruebas.

Después de determinar las características eléctricas del objetivo, así como el tamaño, el tipo y la orientación de las líneas de servicios públicos, los cables de tensión de los postes y los objetos de dimensiones limitadas, incluidos los tanques y las tumbas, los investigadores pueden diseñar la encuesta.

Consejo #2: Si es necesaria una confianza muy alta, el diseño de la encuesta debe basarse en una cuadrícula bidireccional con espaciado entre las líneas igual es a la dimensión más pequeña de los objetivos.

Cuando esto no sea posible debido a obstrucciones, tiempo o restricciones presupuestarias, el diseño de la encuesta debe incluir una gran cuadrícula de visión general, que sería seguida por una o más cuadrículas más pequeñas y enfocadas.

Si busca objetos cilíndricos como un tanque de aceite viejo o tambores enterrados, los investigadores deben elegir una rejilla bidireccional; estos objetivos pueden parecer planos cuando se escanean en una dirección, por lo que se pueden perder fácilmente o confundirse con una capa de suelo. El uso de una cuadrícula bidireccional identificaría un objetivo cilíndrico si el topógrafo ve una capa plana en una dirección y una hipérbola/arco en la otra.

Para los objetos planos, incluido el mapeo de la profundidad a capas de roca, tabla de agua o suelo, el espaciado de la cuadrícula estaría determinado principalmente por el tamaño del área y el tiempo asignado, pero también se podría considerar si hay alguna entidad geológica extraña que deba capturarse. Estas son típicamente entidades más grandes, y la superficie ondulada es una capa que se puede ver escaneando en una sola dirección.

El diseño de la encuesta puede utilizar el escaneo bidimensional (2D) o tridimensional (3D). Con el escaneo 2D, se recopilan perfiles individuales y los datos a menudo se interpretan en vivo en la pantalla. Si los objetivos son líneas de servicios públicos o cables, y están en una dirección conocida, puede tener sentido hacer transectos 2D y marcarlos en el suelo como se ven en los datos. Las encuestas bidimensionales son mucho más rápidas y fáciles, especialmente si se examinan solo una o dos líneas. También son más eficaces si la encuesta está destinada a localizar características geológicas, como capas de roca o suelo. La integración con el posicionamiento GPS también es bastante común con las pruebas 2D.

Con los escaneos 3D, los operadores colocan una rejilla en el suelo y recopilan información sobre líneas paralelas y perpendiculares. Luego, el software en el campo u oficina toma los perfiles individuales y los modela juntos para obtener una vista de pájaro, análoga a una imagen de resonancia magnética del suelo.

Un estudio 3D bidireccional es eficaz donde los objetivos se mueven en direcciones desconocidas. Una cuadrícula 3D también es una mejor idea si se requiere un alto nivel de confianza en la ubicación de un objetivo o cuando se necesita una buena imagen visual para un informe. También se recomiendan encuestas tridimensionales si hay peligros potenciales en el sitio que deben evitarse.

Otro problema que afecta al diseño de la encuesta es la confianza del operador en las dimensiones de destino y el funcionamiento de los límites de destino. Si busca los bordes de un tanque, o intenta localizar dónde pasa una tabla de agua, establezca el límite de la encuesta correctamente para capturar lo que se requiere en el sitio de la encuesta. Las dimensiones de destino y el nivel de confianza controlan el espaciado de la cuadrícula de topografía utilizado.

Por ejemplo, si el destino es lineal, como las líneas de utilidad, y el topógrafo sabe en qué dirección se están ejecutando las entidades, el topógrafo debe cruzar objetivos lineales perpendiculares a su orientación porque se pueden ver mejor. Si esta información es desconocida, utilice una cuadrícula bidireccional.

Consejo #3: Para obtener esta información, consulte los planos tal como están construidos y busque características del sitio que proporcionen pistas.

Por ejemplo, puede haber alcantarillas similares en ambos lados del sitio, lo que muestra que la tubería se ejecuta desde el punto A al B. O puede haber cubiertas de válvulas de agua a intervalos regulares a lo largo de la carretera que permite determinar la orientación de la tubería.

Selección de la antena correcta.

La selección de la frecuencia de antena adecuada para un trabajo GPR depende del tamaño y la profundidad del objetivo. Una antena de frecuencia más baja proporcionará una penetración más profunda, pero el equilibrio es que los objetivos deben ser más grandes para ser imágenes.

Al mirar sólo 1 o 2 pies debajo de la superficie, por ejemplo, al tomar imágenes en hormigón y buscar refuerzos y conductos muy pequeños, utilice una antena GPR de mayor frecuencia, que ofrece un mayor detalle. Para objetivos más profundos, las opciones primarias y secundarias son antenas de menor frecuencia. Estos permiten a los usuarios ver más profundo, pero no la capacidad de resolver características u destinos más pequeños.

Al escanear utilidades, las antenas de rango medio proporcionan una resolución suficiente para encontrar tuberías de 4 a 5 pulgadas. Cuando se profundiza, como las características geológicas de mapeo de 40 o 50 pies de profundidad, las antenas de baja frecuencia funcionarán porque no se requiere una resolución premium.

Prácticas recomendadas para la configuración del sistema.

Los operadores deben tener mucho cuidado en la configuración de su sistema para un rendimiento óptimo en cada trabajo. Hay un número variable de ajustes disponibles dependiendo del modelo de equipo GPR. La recuperación de la configuración de fábrica puede ser un gran punto de partida. Sin embargo, los usuarios pueden tener que realizar ajustes para asegurarse de que cumplen dos de los parámetros más cruciales: seleccionar la profundidad adecuada y recopilar el número ideal de escaneos por unidad.

El número adecuado de escaneos varía dependiendo del tamaño del objetivo y del suelo o material en el que uno está trabajando. Un espaciado de escaneo más pequeño (más escaneos por unidad) ralentiza la encuesta, por lo que es mejor recopilar tantos escaneos como sea posible mientras se mantiene una velocidad de encuesta aceptable. Sin embargo, algunos proyectos pueden requerir dedicar el tiempo adicional necesario para un espaciado de escaneado muy pequeño.

Consejo #4: Se requieren más exploraciones para objetivos más pequeños.

Por ejemplo, si el objetivo es de solo 1 pulgada, realice varios escaneos por pulgada para garantizar que se le apunte con el objetivo. Por el contrario, si se realiza un mapeo geológico en busca de capas de suelo o la parte superior de la roca, un escaneo por pie o un escaneo por cada 6 pulgadas lograría la densidad de datos necesaria para obtener la información de capa requerida.
Consejo #5: No hay tal cosa como demasiada información del sitio.

Aparte del equipo y la configuración, la inspección GPR adecuada se basa en la información sobre el sitio. Reúne todo lo que disponible. Recopile planos de sitio y dibujos tal como se construyen. Hable con el personal de mantenimiento del sitio y aquellos que conocen la geología local. Obtenga cualquier registro de mandrinado cercano e información geofísica disponible. Consulte sitios web que contienen bases de datos de pozos de agua que han sido catalogados. Estos recursos pueden ayudar con la ubicación esperada de los objetivos enterrados y la profundidad que los pozos golpean la mesa de agua o roca. Esta información proporcionará valiosos puntos de datos para utilizar al configurar el sistema y realizar una encuesta GPR.

Para la cartografía geológica y de cementerios, consulte los registros de la biblioteca local u otros recursos en línea. Tirar de los registros de la ciudad lleva tiempo, pero puede valer la pena asegurar una encuesta precisa. Dos grandes recursos son los Mapas de Adecuación del Suelo del Departamento de Agricultura del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos – Servicio de Conservación de Recursos Naturales, que están disponibles para todos los estados, y el Web Soil Survey, que proporciona mapas y datos en línea para más de 95 por ciento de los condados de la nación.

Más consejos y trucos.

Después de considerar cuidadosamente las características de su objetivo, diseñar un estudio para maximizar la probabilidad de localizar los objetivos y características que está investigando, seleccionar la antena adecuada para la profundidad que está examinando y configurar el equipo correctamente, hay algunos consejos más a tener en cuenta:

Consejo #6: Equipo – Traiga el equipo adecuado al sitio, incluyendo pintura, banderas, estacas y conos.
Al crear las cuadrículas necesarias para el escaneo 3D, asegúrese de que tiene medidas de cinta para crear la cuadrícula. No se olvide de traer un kit de herramientas básica (cinta, llaves y destornilladores) para arreglar el equipo en el lugar.

Sugerencia #7: Encuesta visual del sitio: al llegar a un sitio, comience por realizar una encuesta visual general del sitio.

Dibuje un boceto del sitio y tome fotografías, luego busque características de servicio como alcantarillas y tapas de válvulas.

Consejo #8: Busque puertos: busque encuestas ambientales, busque en el perímetro del edificio tuberías de derrame, tuberías de ventilación, tubos de escape o evidencia de entierro.

Hay un puerto por ahí en alguna parte. Busque vacíos o depresiones en el suelo.

Consejo #9: Calibrar a objetivos conocidos: haga algunas estimaciones preliminares de profundidad en objetivos conocidos.

Haga estallar una tapa de alcantarilla, drenar o atrapar la cuenca. Taladre un orificio de prueba hasta la parte superior de una armadura en hormigón y, a continuación, mida hacia abajo para obtener un punto de referencia. Escanee justo después de ese objetivo medido y calibre su equipo para que la información de profundidad de los objetivos asignados in situ sea más precisa.

Consejo #10: Asegúrese de que la fuente de alimentación sea adecuada: asegúrese de que las baterías estén cargadas.
Si va a estar en el campo durante 12 horas, traiga suficientes baterías. Las baterías para la mayoría de los equipos GPR duran solo de tres a cinco horas, así que traiga extras para el escaneo durante todo el día. Si trabaja en interiores, lleve un adaptador de CA para conectarlo a la pared.

Consejo #11: Prueba en varias áreas – Asegúrese de que no haya mucho cambio en la señal, o el suelo o el concreto no cambia drásticamente en todo el sitio.

Consejo #12: ¡Documenta todo! – Las buenas notas son extremadamente cruciales, incluso para proyectos que implican sólo pintura o marcado.

Tome notas sobre la configuración del sistema y prepare un boceto del sitio. Nadie recordará exactamente lo que hicieron en el campo sin notas escritas. Es especialmente crucial tener buenas notas y fotos del sitio si alguien está recopilando datos y entregando para su análisis. Estos también resultan muy útiles si un proyecto termina en litigio.

Consejo #13: Cuide bien su equipo GPR– Trátelo como la máquina sofisticada que es, y usted debe obtener años y años de uso de ella.

Desde la localización y el marcado básicos de los servicios públicos, hasta el escaneo de hormigón para reparaciones de carreteras y puentes, hasta investigaciones históricas y arqueológicas, GPR tiene un papel importante que desempeñar. Pero la utilidad de los datos depende de una cuidadosa consideración de las características objetivo, el diseño adecuado de la encuesta y la selección de la antena, y de la configuración cuidadosa del sistema para una recuperación óptima de los datos.

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