Detección de vacíos, socavones y riesgos en el subsuelo mediante drones

Puede contribuir a ello. Los métodos de deformación superficial (InSAR, GNSS, prismas) muestran si la instalación se ha movido, pero no muestran directamente las condiciones de humedad interna, las vías de filtración o los cambios en la presión de poros. El GPR aerotransportado detecta contrastes dieléctricos asociados con la variación de la humedad, la estratificación interna y posibles vías de filtración preferenciales dentro del terraplén y a través de la playa, añadiendo una capa de detección subsuperficial no invasiva. Para obtener resultados fiables se necesita un estudio de referencia, adquisiciones repetidas para detectar cambios y validación con datos de piezómetros, pozos u otra instrumentación del sitio. El operador vuela desde la cresta o terreno firme, lo que reduce la necesidad de caminar sobre superficies de relaves inseguras. El GPR complementa un programa de monitoreo alineado con el GISTM; no reemplaza el monitoreo de deformación o piezométrico.

Dentro de ciertos límites, sí, siempre que las condiciones del terreno sean favorables. El GPR puede obtener imágenes de cavidades poco profundas y terrenos alterados bajo una superficie aparentemente estable, antes de que el hundimiento minero sea visible en la superficie, siempre que la cavidad se encuentre dentro del rango de profundidad de la antena y el terreno suprayacente sea lo suficientemente seco y de baja conductividad para transmitir la señal. En arcilla húmeda, suelos salinos o relaves conductores, la señal del radar puede atenuarse fuertemente y la cavidad puede ser invisible para el GPR; en estos casos, métodos como la microgravedad, la tomografía de resistividad eléctrica, la investigación sísmica o la perforación pueden ser más adecuados. Por lo tanto, el GPR puede ser un método de detección temprana útil en terrenos favorables, pero es limitado en terrenos conductores y no es la herramienta adecuada en tales condiciones; la caracterización del sitio antes del estudio ayuda a determinar si el GPR es adecuado o si debe combinarse con otros métodos.

La penetración depende de la frecuencia de la antena y de la conductividad eléctrica del terreno. En terrenos favorables (arena seca, grava, roca competente con baja conductividad), una configuración de dipolo de baja frecuencia puede alcanzar hasta 12 metros en suelos con una permitividad dieléctrica relativa igual a 5 y una atenuación específica que no supere los 5 dB/m aproximadamente. Una antena blindada de 500 MHz alcanza hasta 4 metros en un suelo normal promedio con un rango de tiempo de 100 ns. Un Zond Aero 600 NG alcanza hasta 4 metros desde el suelo en un terreno normal promedio, y hasta 2 metros con una elevación de antena de 0,6 m.

En terrenos conductores (arcilla húmeda, suelos salinos, relaves mineros de grano fino, aguas subterráneas mineralizadas), la penetración real se reduce significativamente y puede caer a solo unas pocas decenas de centímetros o incluso a cero, dependiendo de la frecuencia y las condiciones del lugar. Se requiere una caracterización del sitio antes del estudio para estimar una penetración realista en un lugar específico.

El GPR no es adecuado cuando se cumple una o más de las siguientes condiciones.

• La profundidad del objetivo supera la capacidad de penetración práctica de la antena elegida en el terreno local.
• El suelo es altamente conductivo (arcilla húmeda, suelos salinos, relaves conductivos, agua subterránea con minerales).
• El objetivo presenta un contraste dieléctrico insuficiente con el material circundante (por ejemplo, una cavidad llena de agua en un suelo saturado con una permitividad similar).
• La resolución requerida es más fina que la escala centimétrica cerca de la superficie, o el área del objetivo es menor que la huella de la antena a profundidad.
• El sitio no puede sobrevolarse de forma segura debido a obstáculos, vegetación o restricciones del espacio aéreo.

En estos casos, pueden ser más adecuados el GPR acoplado al suelo, la tomografía de resistividad eléctrica, los métodos sísmicos, la microgravedad o la investigación directa mediante perforación. SPH informa abiertamente sobre estas limitaciones durante las conversaciones de preventa.

Mantener una altura constante de la antena sobre el suelo es fundamental para lograr un acoplamiento fiable de la señal GPR y una interpretación precisa de la profundidad.

La variación en la elevación altera el tiempo de recorrido de ida y vuelta registrado hasta la superficie y puede distorsionar la interpretación si no se corrige. En la prueba con drones realizada en Baloži, el GPR se montó sobre los rieles de un dron DJI Matrice 350 RTK equipado con un sistema de seguimiento de terreno láser True-Terrain, lo que permitió mantener la antena del GPR a una altura constante de 0,5 metros sobre el suelo.

Las variaciones residuales se corrigen durante el procesamiento mediante corrección estática.

Sí. El operador del dron trabaja desde terreno firme, generalmente en la cresta del terraplén, sin necesidad de caminar sobre la superficie de los relaves. El radar de penetración terrestre (GPR) aerotransportado puede apoyar el monitoreo de las condiciones de humedad en instalaciones de almacenamiento de relaves (TSF), especialmente en sitios más grandes o remotos.

El monitoreo confiable de la humedad interna requiere la adquisición de una línea base, estudios repetidos para la detección de cambios y la validación con datos de perforaciones o instrumentación.

El GPR y la ERT son métodos altamente complementarios en lugar de competitivos. El GPR es mucho más rápido de implementar y ofrece una alta resolución espacial a poca profundidad en terrenos favorables. La ERT también puede producir imágenes del subsuelo de muy alta resolución, con una resolución que puede ajustarse mediante el espaciado de los electrodos según la profundidad objetivo, y funciona muy bien en terrenos conductivos, por ejemplo, arcilla, donde la penetración de la señal GPR es limitada.

La contrapartida reside en el esfuerzo de campo y la interpretación. La adquisición de ERT es considerablemente más lenta que la de GPR: una sola línea puede llevar horas en lugar de minutos, los estudios 3D o multilínea más complejos suelen requerir varios operadores de campo, y el procesamiento de datos debe ser realizado por un geofísico experimentado que pueda gestionar la inversión, el diseño de malla y el control de calidad. En la práctica, el GPR y la ERT se combinan habitualmente en el mismo sitio: el GPR ofrece imágenes superficiales rápidas y de alta resolución en áreas más grandes, mientras que la ERT cubre las brechas de profundidad y de terreno conductivo donde el GPR tiene un rendimiento limitado.

Los objetivos puntuales, como tuberías enterradas o pequeñas cavidades, aparecen como hipérbolas de difracción en los radargramas; las estructuras estratificadas aparecen como reflectores horizontales continuos. La conversión de profundidad requiere una velocidad de onda electromagnética específica del sitio, estimada mediante el ajuste de hipérbolas o un objetivo de referencia conocido. La interpretación se valida contrastándola con la información real disponible (sondeos, pozos de prueba, infraestructura conocida).

Cuando no existe una verificación en terreno, los resultados del GPR se tratan como hipótesis para investigaciones dirigidas o seguimiento.

Para objetivos mineralizados, el GPR presenta limitaciones importantes. Muchos entornos mineralizados contienen litologías conductoras, alteraciones o aguas subterráneas salinas que atenúan fuertemente la señal del GPR. La geofísica de exploración estándar se basa más en métodos magnéticos, electromagnéticos, gravimétricos y radiométricos.

El GPR desempeña un papel en la caracterización del regolito superficial y el recubrimiento, pero no es la herramienta de exploración principal.

Las operaciones con drones se rigen por las normas de aviación del país donde se realicen. En la Unión Europea, esto incluye el marco de la EASA y las autorizaciones de categoría específica para operaciones de mayor envergadura o riesgo. En Estados Unidos, se aplica la Parte 107 de la FAA, con exenciones para vuelos más allá de la línea de visión cuando sea necesario. 

Para el método GPR en sí, la norma ASTM D6432 en EE. UU. constituye la referencia estándar para el GPR acoplado al suelo en investigaciones del subsuelo. Actualmente no existe una norma ASTM equivalente específica para el GPR aerotransportado, por lo que las prácticas aéreas se basan en las normas de acoplamiento al suelo adaptadas a la adquisición mediante drones. 

Las normativas de seguridad minera dependen de la jurisdicción y del operador. Cuando se aplican los principios del ICMM, el GISTM establece expectativas adicionales para la gestión y el monitoreo de las instalaciones de relaves.