Herramientas de Auscultación para galerías subterráneas visitables en lámina libre Radar Geofísico
(Artículo publicado en la Revista Obras Urbanas número 99)
Marta del Palacio Camuñas; ICCP. Directora INFRANEO SL.
El radar geofísico es una herramienta utilizada para examinar el subsuelo y las estructuras mediante reflectometría de impulsos electromagnéticos de frecuencia de radar. La onda de radar es emitida y recibida por una antena de medición que se desplaza sobre el suelo o la estructura que se desea vigilar.
El principio de este método de auscultación se basa en la propiedad de las ondas electromagnéticas de muy alta frecuencia de reflejarse en cualquier obstáculo o discontinuidad. Esta capacidad permite distinguir diferentes medios entre sí y también caracterizar la homogeneidad o heterogeneidad en cada uno de estos medios, lo que generalmente refleja la naturaleza y la calidad del material. Las reflexiones que se producen en las interfaces, las redes y los objetos de la zona explorada forman una imagen que se muestra en la pantalla de control a medida que la antena se desplaza.
2. Objetivos
El radar se utiliza habitualmente para detectar objetos, estructuras o defectos en el suelo, el hormigón o la mampostería. Una de sus aplicaciones más conocidas es la realización de cartografías de redes de suministro subterráneas (agua, gas, electricidad, comunicaciones, alcantarillado, etc.) o la detección de armaduras en un elemento de hormigón armado.
En INFRANEO, usamos la auscultación con radar geofísico para obtener información sobre el estado de las galerías subterráneas visitables. El análisis de las imágenes obtenidas junto con et de otras investigaciones realizadas (estudio geológico, inspección visual, muestreo de la estructura, etc.) permite establecer un diagnóstico de la galería y de su entorno.
2.1. Diagnóstico de una obra subterránea visitable
Los objetivos de la auscultación radar para el diagnóstico de una galería son la localización y calificación de las interfaces y la evaluación de las calidades y espesores de los distintos materiales:
- Caracterización de la estructura:
- Naturaleza
- Espesor
- Calidad
- Caracterización de la armadura (revestimiento espaciamiento, localización)
- Caracterización de la interfaz:
- Presencia de antiguas entibas
- Presencia de cimbras o cerchas
- Calidad (presencia de huecos, descompresiones y/o desprendimientos)
- Caracterización del terreno:
- Variación de naturaleza/facies
- Calidad (grado de heterogeneidad en relación con la compacidad: calibración a partir de ensayo con penetrómetro)
- Presencia cercana de elementos estructurales
2.2. Otros objetivos
Otros usos del radar geofísico en galerías subterráneas visitables son:
- Confirmación de los efectos de las inyecciones realizadas (de tratamiento del terreno, de relleno con efectos de regeneración de la estructura, etc.).
- Medición de altura de los sedimentos depositados en la solera.
3. Equipos
La elección de la antena radar utilizada se realiza en función de la aplicación deseada. Cuanto más baja sea la frecuencia, mayor es la profundidad alcanzada pero menos fiable es la resolución. Las antenas empleadas habitualmente para la realización de diagnósticos de galerías visitables son:
4. Metodología
La metodología utilizada para la realización de los perfiles radar en el interior de un colector es la siguiente:
4.1. Marcado:
Realización de una marca cada 5 metros siguiendo la galería (preferiblemente en el sentido de la corriente). Reinicialización del marcado en cada pozo y anotación de la distancia entre pozos.
4.2. Toma de datos:
La toma de datos se realiza pasando la o las antenas radar a lo largo de los perfiles longitudinales y transversales (también conocidos como aureolas) elegidos:
- Dos operadores son necesarios para posicionar las antenas y uno más para la toma de datos;
- El avance es regular, a una velocidad de ~1 m/s y con la antena pegada a la pared;
- Durante la toma de datos se efectúa un control de la calidad de las imágenes obtenidas y se registran las distancias entre pozos.
4.3. Reconocimiento del armado:
En las obras de hormigón armado se puede utilizar una antena de más alta frecuencia para realizar medidas puntuales que permitan obtener una cartografía de las armaduras. Para este tipo de medidas, un solo operador es necesario.
5. Ventajas y límites
Las ventajas y las limitaciones de este tipo de auscultación se detallan a continuación:
6. Resultados
En este apartado mostramos algunos ejemplos de los resultados de la auscultación por radar geofísico en el interior de galerías subterráneas visitables.
6.1. Naturaleza de la estructura
Las imágenes radar permiten visualizar las interfaces entre los distintos materiales y así detectar los cambios en el tipo de estructura (fábrica, hormigón no armado, hormigón armado, etc.) o en la naturaleza del suelo (arcilloso, arenoso, etc.).
6.2. Espesor de la estructura
El análisis de las imágenes permite igualmente la localización de la interfaz entre la estructura y el suelo. De esta manera se puede medir la variación de espesor de la estructura a lo largo de los diferentes perfiles longitudinales realizados a lo largo de la galería.
Es posible igualmente caracterizar la forma del trasdós de la estructura mediante la realización de perfiles transversales. Si el espesor de la estructura es constante la forma del trasdós será la misma que la del interior de la galería (ovoidal, circular, …) mientras que si los espesores varían podremos detectar variaciones de la geometría exterior.
6.3. Calidad
Por último, el estudio de las imágenes obtenidas, principalmente de los perfiles longitudinales realizados en diferentes generatrices de la galería, permite detectar heterogeneidades de la estructura o del terreno y variaciones en su calidad o compacidad.
Tras el análisis, se realiza una tabla que muestra, por franjas de 5 m, la calidad de los diferentes elementos (estructura, interfaz estructura-suelo y terreno) para cada una de las generatrices auscultadas.
6.4 Armados
Las imágenes obtenidas con las antenas de alta frecuencia para la detección de armaduras muestran las reflexiones de las ondas en cada acero (estas reflexiones aparecen como parábolas cuyo vértice se sitúa en la posición del acero). Así, es posible determinar el espaciamiento entre armaduras y su recubrimiento (pero no el diámetro, para lo cual se requiere la realización de un ensayo destructivo).
6.5. Control de trabajos de inyección
El control de trabajos de inyección en las galerías se efectúa por comparación de las medidas radar realizadas antes y después de las inyecciones.
6.6. Medida de altura de sedimentos
Mediante la realización de perfiles en los dos sentidos puede obtenerse la distribución de los sedimentos longitudinalmente y transversalmente al eje del colector. A partir de estos datos, es posible estimar el volumen total de sedimentos depositados en la solera de un colector.
