El papel de las Ciencias de la Tierra como base del sector energético

 

Importancia de los métodos geofísicos no invasivos para caracterizar plumas contaminantes por hidrocarburos y sustancias peligrosas

Figura 1. Modelo 2D de resistividad para determinar pluma contaminante mediante el método de tomografía eléctrica.

Actualmente en el área de remediación de suelos contaminados por sustancias peligrosas, existen múltiples técnicas invasivas que permiten extraer muestras de las zonas afectadas para posteriormente ser analizadas, logrando con ello, determinar la profundidad y extensión de la contaminación. Estas técnicas han permitido aportar grandes resultados en el campo de la remediación de suelos contaminados, sin embargo, no son las únicas técnicas que permiten establecer una metodología para lograr analizar este tipo de contingencias ambientales.

 Hoy día existen nuevos métodos de exploración que permiten desarrollar nuevas alternativas de investigación para dar soluciones prácticas reduciendo considerablemente el tiempo y costos de la remediación (Pellerin, 2002). Estas metodologías son conocidas como métodos no invasivos que tienen su fundamento en los métodos electromagnéticos y geoeléctricos. A continuación, se describen.

Métodos electromagnéticos

Los métodos electromagnéticos (EM) son aquellos que utilizan dos tipos de fuentes, las artificiales, donde fluye una corriente eléctrica y esta a su vez crea un campo electromagnético entorno a los medios ilimitados en extensión y profundidad, donde por medio de las variaciones espaciales entre la conductividad eléctrica y la susceptibilidad magnética podemos asociar la propagación de los campos eléctricos y magnéticos en medios homogéneos. En esta técnica se utiliza un transmisor/receptor, conectado a una espira grande de alambre conocida como (Loop), que inyecta una corriente constante en el loop produciendo un campo eléctrico primario, la corriente es interrumpida y por Ley de Faraday se produce la inducción electromagnética de corrientes eléctricas en el subsuelo. Estas corrientes fluyen de manera cerrada viajando en profundidad y lateralmente, la intensidad disminuye con la profundidad, generando un campo magnético secundario transitorio el cual induce un voltaje variable en el receptor, el decaimiento de este voltaje contiene información de la resistividad del subsuelo (Martinelli & Osella, 2017).

Métodos eléctricos (Tomografía de Resistividad Eléctrica)

El método de tomografía eléctrica (TRE) permite investigar la variación de la resistividad del subsuelo a profundidad y lateralmente. Se estudia a lo largo de líneas en una dirección determinada, donde se inyecta una corriente eléctrica y mediante un dispositivo receptor se observa la respuesta del subsuelo, siendo el resultado, datos de resistividades aparentes. Se caracteriza por ser una técnica de resistividad multielectródica, cuyo arreglo geométrico varía dependiendo del objetivo de estudio (Lastra, 2013) pudiendo ser, dipolo-dipolo, Wener-schlumberger, Wenner y polo-dipolo.

Este método geofísico fue desarrollado para la investigación de áreas de geología compleja (Griffiths, 1993). Su aplicación es diversa, como en la exploración de recursos naturales y actualmente en numerosas aplicaciones ambientales, hidrogeológicas, arqueológicas y geotécnicas. 

Cabe destacar que el método electromagnético y eléctrico resultan ser complementarios dado que pueden aportar mucha más información en conjunto y con ello delimitar con mayor grado de alcance el problema analizado. Alternativo a ello es importante mencionar que si bien los métodos citados han tenido resultados positivos en la caracterización de contaminantes por hidrocarburos y sustancias peligrosas, también hay más métodos complementarios no invasivos que dan como resultado un estudio efectivo de las zonas analizadas tales como la implementación de Radar de Penetración Terrestre (Ground Penetrating Radar), Sondeos Eléctricos Verticales (SEV), Perfilaje Electromagnético (PEM) entre otros. 

Bibliográficamente existen diversos autores como: (Abdel - Aal et al., 2001) (Shevnin et al., 2002, 2003, 2004, 2005, 2006) (Sauck 2000), (Lastra, 2013) por mencionar algunos, en ellos se demuestra la efectividad y ventajas de aplicar los métodos para lograr caracterizar áreas que han sido contaminadas por hidrocarburos y sustancias peligrosas.

A continuación, para enfatizar las preminencias y limitaciones de los métodos en cuestión, en la Tabla 1.1 se enlistan algunas de ellas, mismas que pueden ser de importante alcance al momento de decidir implementarlos como método principal para la caracterización de los contaminantes.

Tabla 1.1 Ventajas y desventajas de implementar métodos geofísicos no invasivos para caracterizar plumas contaminantes por hidrocarburos y sustancias peligrosas

Ventajas	Desventajas
Costos menores	Los resultados obtenidos derivados de la implementación de métodos eléctricos y electromagnéticos son más confiables cuando los contaminantes son afectados por procesos de biodegradación
Reducción en los tiempos de diagnóstico	Si los arreglos se seleccionan mal pueden limitar el alcance de los mismos.
Evitan la contaminación cruzada de muestras
Determinan la extensión del contaminante
Determinan la profundidad de penetración del contaminante
Permiten establecer un control en la efectividad de la remediación en sitios contaminados por gasolina
Pueden complementarse con otras disciplinas para lograr mejores resultados

En conclusión los métodos de exploración no invasivos son parte de nuevas técnicas de identificación que permiten a los especialistas caracterizar la contaminación por hidrocarburos o sustancias peligrosas en un medio, generando resultados que son más factibles en términos económicos y en reducción de tiempos para efectuar un diagnóstico.

Finalmente cabe destacar, que si bien, estos métodos suman un importante aporte en la identificación de los factores contaminantes en conjunto con las técnicas tradicionales que se realizan mediante la perforación en suelo contaminado y extrayendo muestras a distintas profundidades para análisis químicos, garantizan resultados contundentes en las etapas de remediación, por tanto, es vital su trabajo en conjunto.

 

Referencias

Coria, I, De la Vega, M. (2016). Determinación de la efectividad de la remediación de un suelo contaminado accidentalmente con ácido sulfúrico mediante métodos geofísicos. Universidad Interamericana-Departamento de geofísica aplicada Universidad de Buenos Aires Argentina.

Lastra, C. (2013). Determinación de una pluma contaminante por hidrocarburo mediante tomografía eléctrica en el municipio de Texixtepec, Veracruz. Universidad Nacional Autónoma de México, Facultad de Ingenieria. México.

Martinelli, H, Osella,A. (2017). El método de inducción electromagnética. Universidad de Buenos Aires, Argentina.

Ríos, P. (2015). Caracterización geoeléctrica de suelos contaminados por hidrocarburos. Benemérita Universidad Autónoma de Puebla. Puebla, México.