La polarización inducida (PI) es un fenómeno físico que ocurre cuando una corriente eléctrica es inyectada en un cuerpo o partícula metálica, resultando en la transformación de la conducción iónica a la conducción electrónica.
Cuando esta corriente se interrumpe, los iones en el material regresan a su estado original, y se genera una polarización.
Pero, ¿cómo funciona esto en la práctica? ¿Y cómo se mide? Vamos a explorar los detalles de esta técnica esencial.
¿Qué es la polarización inducida y cómo se mide?
La polarización inducida se mide comúnmente a través de la variación de voltaje en función del tiempo o de la frecuencia.
Cuando una corriente eléctrica circulando por el terreno es interrumpida, el voltaje entre dos electrodos, conocidos como M y N, no regresa instantáneamente a cero.
Durante este proceso de decaimiento del voltaje, pueden ocurrir acumulaciones de carga en diferentes partes del subsuelo, las cuales se disipan a lo largo del tiempo.
Este comportamiento ocurre porque, al interrumpir la corriente, las cargas que estaban concentradas en las regiones del subsuelo se reorganizan.
La medida de la polarización inducida se toma mientras estas cargas se disipan, lo que puede durar desde algunos segundos hasta minutos, dependiendo de la geología del lugar.
Para cuantificar la polarización, se utiliza la cargabilidad aparente (Ma), que puede expresarse en milivoltios por volt (mV/V) cuando se trabaja en el dominio de frecuencia, o en milisegundos (ms) en el dominio del tiempo.
Tipos de polarización
La polarización inducida puede manifestarse de diferentes formas, dependiendo del material y las condiciones en que ocurre. Los principales tipos son:
Polarización Metálica o Electrónica
Cuando una corriente eléctrica es inyectada en un cuerpo o partícula metálica, ocurre la transformación de la conducción iónica a la conducción electrónica.
Al cortar la corriente, los iones regresan a su estado original, y la polarización se establece en el cuerpo.
Este fenómeno es muy utilizado en la prospección de minerales metálicos conductores, ya que estos minerales, al ser dispersados en una roca, generan una alta cargabilidad donde están concentrados.
Polarización de Membrana
La polarización de membrana ocurre en rocas que no poseen minerales metálicos, sino minerales de arcilla.
En este caso, las rocas se cargan negativamente, permitiendo el paso solo de iones positivos. Esto crea un efecto similar a una membrana, lo cual es crucial para el análisis de ciertos tipos de materiales en el subsuelo.
Técnicas y arreglos de la polarización inducida
La polarización inducida se aplica frecuentemente en conjunto con la electrorresistividad, utilizando un arreglo de electrodos similar al del método de caminamiento eléctrico. Esto optimiza el tiempo y la productividad durante la medición.
Arreglo Dipolo-Dipolo
En el arreglo dipolo-dipolo, los electrodos de inyección de corriente (AB) y los electrodos de potencial (MN) se disponen a lo largo de una línea.
La profundidad de investigación aumenta a medida que la distancia entre los pares de electrodos aumenta.
Este arreglo es simétrico, lo que lo hace eficaz para la identificación de anomalías en el campo, además de facilitar la logística de campo.
Sin embargo, la principal desventaja es la baja relación señal/ruido, especialmente cuando la separación entre los pares de dipolos es grande.
Arreglo Polo-Dipolo
En el arreglo polo-dipolo, se utilizan tres electrodos móviles a lo largo del perfil de caminamiento: un electrodo de corriente (A) y dos de potencial (MN).
El segundo electrodo de corriente (B) se coloca a una distancia significativamente mayor, conocida como “infinito”, lo que minimiza su influencia sobre los otros electrodos.
La ventaja de este arreglo es que ofrece una mejor relación señal/ruido, ya que la señal recibida por los electrodos de potencial es más fuerte.
Además, la logística es más simplificada, ya que solo tres electrodos son móviles.
No obstante, la principal desventaja es la asimetría del arreglo, lo que puede dificultar su uso en lugares con espacio limitado.
Principales aplicaciones de la polarización inducida
La principal aplicación de la polarización inducida es en la prospección de minerales metálicos.
Este método se combina frecuentemente con la electrorresistividad para obtener un análisis más preciso del subsuelo.
Primero se mide la resistividad, y luego se interrumpe la corriente para medir la polarización inducida.
Con la combinación de datos de resistividad y cargabilidad, los geofísicos pueden identificar con mayor precisión los materiales presentes en el terreno.
Esto reduce la posibilidad de ambigüedad geofísica, que ocurre cuando dos materiales diferentes responden de manera similar a una propiedad física.
Por ejemplo, dos materiales conductivos pueden tener respuestas muy similares en términos de resistividad, pero al medir la cargabilidad, pueden mostrar diferencias significativas, ayudando a distinguirlos.
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