Método Wenner para medición de resistividad

Existen diferentes formas de ubicación relativa de los electrodos para medición de resistividad de terreno, cada una con pro y contras. Las configuraciones clásicas más utilizadas con la configuración Wenner, utilizada generalmente en U.S.A y reino unido, y la configuración de Schlumberger, principalmente usada en Europa y Rusia.  Ambas configuraciones se ubican sobre la superficie del terreno en línea recta y con los electrodos de corriente en los puntos extremos.

En esta oportunidad vamos a ver la técnica de exploración geofísica del método Wenner para medir resistividad eléctrica del terreno, según la literatura este método fue propuesto por el geofísico Frank Wenner en 1915 (F. Wenner, A Method of Measuring Earth Resistivity; Bull, National Bureau of Standards, Bull 12(4) 258, p. 478-496; 1915/16.)). El método Wenner es uno de los métodos más utilizado para realizar mediciones de resistividad del suelo.

 

Lista de contenido

 

Configuración:

Este método tiene una configuración de cuatro electrodos, que están ubicados en línea recta y separados a igual distancia (a) entre ellos, y cada electrodo enterrado a una profundidad (b). Como referencia ver la siguiente imagen.

En esta configuración los electrodos de los extremos son los que inyectan corriente al terreno, y los dos de electrodos del interior realizan la medición de diferencia de potencial.

Resistencia

Con esta configuración vamos a medir la diferencia de potencial  y corriente inyectada, con estos valores obtendremos la relación V/I que es denominada como la resistencia aparente R.

Resistividad del terreno aparente

Dada este configuración F. Wenner obtiene la siguiente formula reducida para la resistividad aparente del terreno:

Donde n depende de dos variables (a) y (b), veremos dos casos:

 

De lo anterior, en la práctica, es mejor tener largo de electrodos fijos (b) y variar la distancia de electrodos (a). En la siguiente tabla variamos la relación a/b para ver en que punto n esta más cerca del valor 2.  

Vemos que para una relación a/b mayor a 20 es un valor aceptable para mantener una relación :

En resumen, la ecuación simplificada es ρ = 2πaR,  donde la resistividad aparente del terreno se obtiene en función de la distancia de los electrodos (a) y la resistencia eléctrica R, valor de resistencia obtenido de la relación de  diferencia de potencial y corriente en electrodos. Y se debe cumplir que la profundidad de electrodos en comparación con la separación de los mismos debe ser bastante menor, un valor superior a la relación a > 20 b.

Esta versión simplificada y ampliamente extendida se denomina Wenner-Alpha.

Características de la configuración Wenner

• Configuración sencilla
• La medición de R es más directa, debido a su relación lineal de V y I, lo que permite ver de manera fácil la tendencia de la curva obtenida, y permite tomar decisiones en caso de abortar o continuar con las mediciones.
• El instrumento que se utilice en la medición puede tener una menor sensibilidad versus otras configuraciones.
• Hay un menor efecto relativo de campo potencial externo, ya que a mayor separación de electrodos el voltaje es mayor y por lo tanto se vera menos influenciado por externalidades.

 

Mediciones:

Al realizar las mediciones de resistividad aparente en terreno se recomienda poner atención en los siguientes puntos:

• Elegir un trazado libre de obstáculos
• Establecer claramente el centro de medición y demarcarlo visiblemente
• En terrenos muy secos, se recomienda mojar el sector de ubicación de los electrodos, pero no hacer un charco de gua que alteraría las mediciones.
• Para la separación de electrodos se recomienda medir con cintas dieléctricas y no metálicas.
• Para determinar la máxima distancia de electrodos, se recomienda realizar un gráfico de campo para ir viendo la tendencia en el valor de resistividad aparente.
• No realizar mediciones en condiciones atmosféricas adversas en lluvia o en tormentas eléctricas

Otro punto importante es contar con un formulario donde anotar las mediciones de corriente y voltaje. Y con lo datos complementarios de la medición como mínimo:

• Nombre del proyecto
• Fecha y hora
• Ubicación
• Altura geográfica
• Configuración de electrodos
• Marca y modelo de instrumento
• Condiciones climáticas

 

 En el siguiente link se propone un formato el cual debe ser adaptado para condiciones particulares:

 

Formulario de mediciones resistividad aparente

Interpretación de las medidas

La interpretación de los resultados obtenidos en campo es quizás la parte más difícil del proceso de medición. Los métodos de interpretación de las medidas de resistividad aparente se basan principalmente en técnicas desarrolladas en la disciplina geofísica. En su tiempo fueron extendidas las curvas patrón Orellana & Mooney, que consiste en comparar la curva de campo con las curvas patrón y si se obtiene un calce aceptable la curva de terreno es cercana a la teórica.

En los métodos cuantitativos, lo mas sencillo es aplicar el método de mínimos cuadrados al conjunto de mediciones de campo de resistividad aparente, y lograr obtener valores de resistividad aparente calculados cercanos a los valores medidos, con el menor error posible.

Para aplicaciones en ingeniería eléctrica, como lo indica la Norma IEEE 80 el modelo equivalente de dos capas es lo suficientemente preciso en muchos casos, sin ser matemáticamente demasiado complicado. Sin embargo, existen soluciones informáticas disponibles que puede estimar efectivamente modelos de suelo multicapa para varias técnicas de medición.