Descripción del Software a utilizarse

En el diseño de las mallas eléctricas y puestas a tierra en general, una de las etapas más crítica y fundamental es la caracterización y determinación de la resistividad del suelo y su estratificación, es por ello que en la actualidad algunas Universidades del mundo han prestado atención a este tema y han incorporado en la web algunos programas para que los docentes lo analicen y hagan llegar observaciones sobre su diseño y resultados.

Por lo manifestado en la web se pueden encontrar algunos programas educativos y que pueden ser utilizados libremente por los docentes y estudiantes universitarios, pero algunos de ellos para la aplicación y lograr las metas, es necesario obtener otros valores que lo vuelven complicados a la hora de querer utilizarlos, ello ha obligado a una larga investigación y comprobación de los resultados que arrojan.

El software adecuado que permita a los estudiantes de Meca trónica de la Universidad Técnica del Norte obtener un modelo del suelo ajustable a los datos de campo obtenidos de los SEV, es el IPI2WIN, que es un software desarrollado por la Moscow State University, Geological Faculty, Department of Geophysics,el cual permite realizar interpretaciones interactivas automatizadas y/o semi-automatizadas de sondeos eléctricos verticales (SEV) a partir de datos obtenidos por cualquiera de los arreglos más populares utilizados en la prospección eléctrica (Wenner, Schlumberger).

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Este software permite al estudiante obtener una modelación de suelo en varias capas, pero como en los diseños eléctricos en muchas de las ocasiones y por experiencia personal es suficiente en ocasiones con tener una de tres capas y a partir de él realizar los diseños y simulaciones necesarios para un diseño óptimo.

Este software está diseñado para la interpretación 1D automática o semi-automática de datos de sondeos eléctricos verticales obtenidos con varios de los arreglos utilizados con más frecuencia en la prospección eléctrica. El enfoque a la obtención de un resultado geológico, es la característica que distingue a IPI2Win de otros programas populares de inversión automática para una interpretación iterativa flexible y cómoda para el usuario.

IPI2Win ha sido diseñado para la interpretación de las curvas de datos obtenidas de los sondeos eléctricos verticales a lo largo de un perfil, cuyo objetivo principal es obtener un resultado geológico que nos permita definir las características del subsuelo en la zona estudiada. Además, debido a que es un proceso interactivo, el presente software brinda la posibilidad de elegir de una gama de soluciones, la que mejor se ajuste a la realidad, a partir de los datos geofísicos y geológicos; esto permite al estudiante de ingeniería en Meca trónica y otras carreras afines apropiarse de esta valiosa herramienta y obtener el modelo adecuado de un suelo.

El software propuesto como ayuda a la solución técnica de los diseños de puestas a tierra o mallas eléctricas es la versión para universidades, existe un modelo de este software para uso profesional. Para el caso propuesto, este software puede incluso ser utilizado por profesionales dedicados a la consultaría en estos temas, ya que permite obtener modelos de suelos hasta de 30 capas con sus respectivos espesores.

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IPI2Win es capaz de realizar interpretación 1D interactiva e inversión, con una variedad de arreglos electródicos comúnmente utilizados, para secciones verticales con constante de resistividad en el rango de 0.0001 a 10000.

El proceso interactivo es resuelto usando filtrado lineal. Los filtros han sido desarrollados en el Laboratorio de Prospección Eléctrica Somera de la Facultad de Geología de la Universidad Estatal de Moscú, Rusia. Los filtros han sido ampliamente probados. La implementación del algoritmo de filtrado provee una solución rápida y precisa para una amplia gama de modelos que cubren todas las situaciones geológicas razonables.

El problema inverso es resuelto usando una variante del algoritmo de Newton para el número mínimo de capas o el algoritmo regularizado de minimización del error de ajuste que utiliza la

aproximación de Tikhonov (Modelos matemáticos) para resolver el problema de la

ambigüedad en la solución de la tarea inversa. Puede ser usada la información a priori sobre las resistividades y las profundidades para la regularización de los procesos de minimización del error de ajuste. El problema inverso es resuelto de manera independiente para cada curva.

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EL software IPI2WIN posee una interfaz de usuario amigable y tiene sus menús similares a los que se manejan bajo el ambiente Windows, de forma que quienes han trabajado bajo ambiente Windows les será fácil obtener los modelos del suelo en estudio. Al estudiante le será muy útil dentro del estudio de puestas a tierra y diseño de mallas eléctricas el uso del software, ya que el parámetro más importante en el dimensionamiento de una puesta a tierra o malla eléctrica es la resistividad aparente del suelo en donde se construirá.

Este software le permite al estudiante introducir los datos obtenidos en campo a través de cualquiera de los métodos utilizados para los sondeos eléctricos y con la opción Crear del menú Archivo el estudiante seleccionará el método que utilizará para obtener el modelo del suelo.

Para el diseño de las mallas o determinación de un diseño de puesto a tierra de una jabalina, es necesario incorporar dos aplicaciones adicionales para lograr el objetico, aplicaciones bastanteas sencillas en su forma de operar. Para el caso de las mallas: el programa del Ing. Cantillo y para el caso de una jabalina, el programa realizado por la fábrica de varillas de tierra, ERICO.

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Fig. N: 30: Pantalla de introducción de datos

Una vez introducido los datos de campo y de resistividad, se graba y se acepta OK, obteniéndose de forma automática una primera interpretación del suelo en dos capas (curva roja), el estudiante verá que tan buena es la aproximación, de caso contrario realizará una segunda aproximación automática para dos capas.

Fig. N. 31: Curva de resistividad

El software muestra el porcentaje de error entre la curva de campo y el modelo seleccionado que se ajusta a dichos valores.

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Fig. N. 33: Modelo del suelo

Como se ha mencionado el estudiante puede minimizar el error, obteniendo una nueva aproximación, para ello utiliza el menú “Punto de SEV”, opción Nuevo modelo:

Fig. N. 34: Menú de modelación

Fig. N. 35: Ajustes de la Modelación

El software permite al estudiante obtener un nuevo modelo de forma que el error sea el mínimo, como es el caso mostrado:

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Fig. N. 36: Ajustes de la Modelación

El IPI2WIN también le permitirá al estudiante tratar de obtener modelos de más estratos, para lo cual en el menú “Punto de SEV” debe seleccionar la opción “Parámetros de inversión” y seleccionará en él el número de capas que desea obtener y luego seleccionará OK.

Fig. N. 37: Menú de modelación

Fig. N. 38: Cómo modificar los estratos

En el menú Corrección el estudiante podrá verificar previamente sus datos introducidos seleccionando “Editar Archivo”.

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Fig. N: 39: Menú para visualizar la curva de campo

Fig. N. 40: Visualización de datos

En el mismo menú de corrección, el estudiante podrá mirar la curva de campo con los datos introducidos.

Fig. N. 41: Curva de resistividad del terreno

El estudiante además puede abrir un archivo guardado previamente y que tiene la extensión RES, utilizando el menú “Archivo” y de él la opción Abrir.

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Fig. N. 42: Menú para editar un archivo

El software IPI2WIN es básicamente una herramienta del geólogo ya que le permite realizar el estudio de un determinado suelo y de acuerdo a las resistividades de cada una de las capas del modelo obtenido, identificar como es cada uno de los estratos y de que está compuesto el mismo. Dentro de la rama eléctrica interesa el suelo solamente dentro del comportamiento eléctrico, ya que la tierra (suelo) no es buen conductor, pero por su gran área, es utilizado para disipar las fallas eléctricas e interesa la resistencia de la tierra alrededor de la varilla, misma que varía de acuerdo a la profundidad en la que se construye la puesta a tierra o malla eléctrica.