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TEMA 4: Potencial espontáneo

Tema 4 : POTENCIAL ESPONTÁNEO
4.1 Introducción.
El método del Potencial espontáneo (Self-potencial o Spontaneous potential) es un
método de prospección eléctrica que tuvo sus orígenes en la búsqueda de recursos
minerales, si bien su uso se amplió al mundo de la ingeniería civil y
medioambiental, resultando ser una herramienta eficaz en el análisis de problemasde filtración de aguas en el subsuelo.
Técnica de aplicación generalizada en la década de los 80 y principios de los 90,
hoy en día es una técnica en desuso dadas las prestaciones que nos ofrecen otros
métodos en este ámbito (i.e. Tomografía eléctrica).
Sin embargo la sencillez del equipo que precisa así como la facilidad de
implementación en el campo, justifican la descripción de estemétodo.

4.2 Objetivo del método.
El método del Potencial espontáneo se basa en medir entre dos puntos del terreno,
cual es la diferencia de potencial eléctrica generada de forma natural en el
subsuelo.
El origen de estos campos eléctricos naturales (potenciales espontáneos) está
asociado a diferentes fenómenos como por ejemplo a las variaciones de las
propiedades del terreno (cambios dehumedad, de su química, etc.), la presencia
de cuerpos metálicos, actividad biológica de la materia orgánica, etc..
Sin embargo de todo el conjunto de potenciales espontáneos, el que nos interesa es
el denominado Potencial electrocinético (Electrokinetic potential o Streaming
potential) dado que su génesis está ligada al paso de un fluido a través de un
medio poroso.
Por consiguiente, el objetivode este método se reduce simplemente a detectar en
nuestro registro de campo, las variaciones espaciales del potencial electrocinético.

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4.3 Principios teóricos básicos.
4.3.1 Potencial electrocinético.
El paso de una solución de resistividad eléctrica ρ y viscosidad η a través de un
medio capilar o poroso, puede generar un gradiente de potencialeléctrico a lo
largo de la trayectoria del flujo. Este potencial es lo que se conoce como Potencial
electrocinético.
Según Dakhnov [13] , la génesis de este potencial se debe a la adsorción
preferencial de iones de la misma polaridad (en general aniones) en la superficie
de los granos, formando una capa fija. Como respuesta a este fenómeno, se
produce un enriquecimiento por parte del fluidointersticial de iones de polaridad
opuesta formando otra capa (en este caso móvil), de forma que en presencia de un
gradiente hidráulico, el movimiento del agua intersticial y por tanto de la capa
móvil, genera una carga neta de separación en la dirección del movimiento. Estas
dos capas es lo que se conoce como la doble capa de Helmotz.
Para un tubo capilar la amplitud del potencial electocinético Ventre los dos
extremos del conducto poroso, viene definido por la ecuación de Helmholtz [4.1] ,
en donde ε es la constante dieléctrica, ρ la resistividad, η la viscosidad del
electrolito, ∆P el incremento de presión en los extremos del capilar, y ζ es el
potencial Zeta o potencial eléctrico de la doble capa de Helmholtz. Al cociente
V
se le denomina “electrokinetic coupling coeficient”.
∆PV=

ζερ
∆P
4πη

[4.1]

Sin embargo, el uso de esta ecuación en problemas reales es poco práctica dado
que:
• En general la estimación de ζ en las rocas no es nada sencillo.
• Se basa en el estudio de un tubo capilar y por tanto no tiene en cuenta la
complejidad de un medio poroso, en donde la relación granolumetríapermeabilidad del medio, la forma y tortuosidad de los poros, asícomo
otros factores, tienen una gran importancia en el comportamiento del
potencial.
• Efectos secundarios (i.e. los observados en los minerales de las arcillas)
pueden enmascarar los potenciales electrocinéticos puros, complicando
por tanto la interpretación de los resultados (i.e. Lapagne [14] ).

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Por todo ello, los investigadores centraron sus...