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REAL ACADÈMIA DE CULTURA VALENCIANA

LA GEOFÍSICA NO CARTOGRÁFICA: TÉCNICA NO INVASIVA DE ALTA RESOLUCIÓN EN EL ESTUDIO

DEL PATRIMONIO HISTÓRICO-ARTÍSTICO VALENCIANO

DISCURSO LEÍDO EL DÍA 25 DE OCTUBRE DE 2011 EN SU RECEPCIÓN COMO ACADÉMICO DE NÚMERO

POR

EL ILMO. SR. D. FRANCISCO GARCÍA GARCÍA

Y CONTESTACIÓN DEL ACADÉMICO DE NÚMERO DE LA REAL ACADÈMIA DE CULTURA VALENCIANA

ILMO. SR. D. MANUEL CHUECA PAZOS

Valencia 2011

SUMARIO

PREÁMBULO....................................................................................................................................... i

1.- LA GEOFÍSICA Y LAS CIENCIAS DE LA TIERRA .......................................................... 1

1.1.- Elementos de Historia ................................................................................................ 1

1.1.1.- Época griega y helenística en las Ciencias de la Tierra ............................. 1

1.1.2.- Inicios de la Ciencia moderna: siglos XVI y XVII .................................... 3

1.1.3.- Preludio y desarrollo de la Geofísica: siglos XVIII al XXI....................... 7

1.1.3.1.- Apuntes históricos de la Gravimetría en los siglos XX y XXI . 12

2.- CONCEPTO DE GEOFÍSICA .............................................................................................. 16

2.1.- La palabra “Geofísica” ............................................................................................ 17

2.2.- El Objeto de la Geofísica ......................................................................................... 18

2.3.- División de la Geofísica........................................................................................... 18

2.4.- Geofísica y otras ciencias ........................................................................................ 19

2.4.1.- La Astronomía .......................................................................................... 19

2.4.2.- La Geografía ............................................................................................. 20

2.4.3.- La Geología .............................................................................................. 20

2.4.4.- La Geodesia .............................................................................................. 22

3.- LA GEOFÍSICA NO CARTOGRÁFICA: LA INGENIERÍA GEOFÍSICA 23

3.1.- El concepto de geofísica no cartográfica: la Ingeniería ............................................ 23

3.2.- Aplicaciones de la Ingeniería Geofísica ................................................................... 25

4.- LA IMPORTANCIA DE LA GEOFÍSICA EN EL ESTUDIO DEL PATRIMONIO HISTÓRICO-

ARTÍSTICO: EL GEORRADAR 27

4.1.- Introducción a la técnica no invasiva de alta resolución de georradar ..................... 27

4.1.1.- Principios teóricos ..................................................................................... 28

4.1-2.- Instrumentación ............................................................................................ 36

4.2.- Desarrollo histórico del georradar ............................................................................ 38

4.3.- Aplicaciones del georradar en el estudio del Patrimonio Histórico-Artístico .......... 43

4.3.1- Estudios de humedad ................................................................................. 44

4.3.2.- Estudio de tipos de patología en conjuntos arquitectónicos: fisuras, despegues

y oquedades ............................................................................................. 44

4.3.3.- Estudios arqueológicos ............................................................................. 45

4.3.4.- Localización de elementos constructivos en el subsuelo que pueden afectar a

los edificios actuales ................................................................................ 46

4.4.5.- Estudios en elementos arquitectónicos restaurados .................................. 47

5.- EL GEORRADAR EN EL ESTUDIO PATRIMONIO HISTÓRICO-ARTÍSTICO

VALENCIANO ............................................................................................................................ 47

5.1.- Estudio de La Lonja de Los Mercaderes de Valencia ............................................. 48

5.2.- La Catedral de Valencia: La ilustración de un proceso constructivo ...................... 52

5.3.- Estudio 3D de los subsuelos en el patrimonio jesuítico de las iglesias de la Compañía de

Jesús y de San José (Valencia) .................................................................................. 54

5.4.- Estudio del subsuelo 3D en la Iglesia de San Juan del Hospital de Valencia .......... 58

5.5.- Localización de las tumbas de los Duques de Calabria, D. Fernando de Aragón y Dña.

Germana de Foix, en la cripta del Monasterio de San Miguel de los Reyes de Valencia

................................................................................................................................. 61

5.6.- Determinación de la cimentación de las Torres de Serranos de Valencia ................ 62

5.7.- Estudio y diagnosis de la patología de las Torres del Portal de Quart de Valencia . 63

5.8.- Estudio de la estructura interna de las columnas del sótano del Mercado Central de la

ciudad de Valencia .................................................................................................. 66

5.9.- Estudio de iglesias valencianas ................................................................................. 67

5.10.-Estudios 3D de yacimientos arqueológicos valencianos: Els Estrets - Racó de la Rata

(Vilafamés), Corral de Saus (Moixent) y Casas del Campo (Villena) ................... 70

6.- BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................................... 75

7.-CONTESTACIÓN AL DISCURSO ........................................................................................ 89

LA GEOFÍSICA NO CARTOGRÁFICA:

TÉCNICA NO INVASIVA DE ALTA RESOLUCIÓN EN EL ESTUDIO DEL

PATRIMONIO HISTÓRICO-ARTÍSTICO VALENCIANO

Excelentísim Señor Decá de la Real Academia de Cultura Valenciana.

Excelentísimos e Ilustrísimos señores y señoras.

Señoras y señores.

PREÁMBULO

Cuando opté a realizar mis estudios universitarios de Ingeniería Geofísica, en la

entonces Unión de Repúblicas Socialistas Soviéticas, eran tiempos de los términos tan

nombrados de “perestroika” y “glosnost”. Por supuesto que cabía la posibilidad de que

hubiese acabado recalando en Moscú, en aquellas tierras eslavas. Adquirí una serie

conocimientos en disciplinas geofísicas gracias a la entrega y dedicación docente de

excelentes profesores de la entonces Escuela Soviética y de la Academia de Ciencias. La idea

de volver a mi tierra nunca la abandoné. Y así fue, Valencia y el mar Mediterráneo son

irreemplazables en mi vida. Recalé como profesor en la Universidad Politécnica de Valencia y

me doctoré en la Universidad Politécnica de Cataluña. Ambas instituciones me brindaron la

posibilidad de trabajar con profesores de extraordinario prestigio en la Ingeniería Cartográfica

y en la Geofísica (los catedráticos Manuel Chueca, José Antonio Canas y Lluís Pujades) y de

continuar desarrollando los conocimientos adquiridos y profundizar en la investigación con

técnicas geofísicas.

No estoy seguro si con palabras puedo exteriorizar lo que siento. En cualquier caso,

quiero expresar mi profundo agradecimiento a la Academia, y a todos sus miembros, por

aceptarme como uno más. Este acto de generosidad hacia mi persona es, a la vez, una medida

francamente inmerecida y todo un honor por haber sido elegido. Tengan por seguro que llego

con una gran ilusión por aportar todo cuanto esté en mi haber y con el ánimo para superar mi

falta de experiencia mediante la ayuda y conocimientos de sus académicos.

He sido elegido para ocupar el lugar de la medalla 36 que vacó por el fallecimiento de

D. Pere Vernia Martínez. Su excepcional trayectoria y méritos en Farmacia y su profunda

huella en la vida intelectual valenciana no son sustituibles y seguirán siendo recordados. Ante

ello no me cabe más que experimentar un sincero sentimiento de humildad y de enorme

responsabilidad al repasar mis méritos. Se podría pensar que no existe relación alguna entre la

Ingeniería Cartográfica y Farmacia. No es así. Gracias a la laboriosidad altruista de un

farmacéutico, D. Luis Giménez Lorente, Valencia cuenta con una fundación que alberga

fondos cartográficos excepcionales en cuanto a su calidad y valor histórico.

Francisco García García

Tengo hoy el honor y el compromiso de exponer ante ustedes ciertos aspectos sobre el

origen y el desarrollo de la Geofísica, haciendo una aproximación desde un prisma de cultura

propio de esta Academia. Es bien conocido que la Ingeniería Cartográfica a través de los

mapas define, modifica y aprehende nuestro mundo. En este quehacer la Ingeniería

Cartográfica está estrechamente relacionada con la Geofísica a través de las disciplinas de la

Geodesia Física y la Gravimetría, y que sus límites de aplicación no se ciñen solamente a la

Tierra. Éstos están en el Universo. En este discurso no voy a hablar de esta natural relación.

Hoy voy a referirme a la Geofísica no cartográfica, a la que trata de la parte más superficial

del subsuelo donde han tenido o tienen lugar acciones antrópicas de diversa índole, y en

concreto al georradar por ser la técnica geofísica que cuenta con la mayor resolución en el

estudio del subsuelo en 2D y 3D. Mostraré con ejemplos en los que he participado hasta

donde sea posible su aportación en el estudio del Patrimonio Histórico-Artístico Valenciano.

La geofísica no cartográfica: técnica no invasiva de alta resolución en el estudio del patrimonio histórico-artístico valenciano

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1.- LA GEOFÍSICA Y LAS CIENCIAS DE LA TIERRA

1.1.- Elementos de Historia

Hablar de la historia de la Geofísica es hablar de la historia de la Ciencias de la Tierra,

ya que la Tierra siempre ha sido para los hombres el primer laboratorio donde ha realizado

observaciones y aplicado las teorías científicas.

El concepto de ciencia como conjunto de principios y teorías que gozan del

reconocimiento de la comunidad científica y que se obtienen a partir de observaciones y que a

su vez las explican, no es muy antiguo. Propiamente hablando no se halla ningún vestigio de

las ciencias físicas en las primeras civilizaciones orientales y los conocimientos técnicos que,

sin duda, alcanzaron egipcios y caldeos no eran más que el fruto de una larga experiencia

guiada por la inteligencia y el azar. Una explicación global de los fenómenos resultaba ligada

a concepciones mitológicas, mágicas y animistas totalmente irracionales.

En Grecia, la interpretación del mundo físico terrestre fue investigada mediante una

vía racional. La concepción del mundo que tuvieron los pitagóricos (Pitágoras, 572?-500?

a.C.), Platón (428-347 a.C.) y Aristóteles (384-322 a.C.) tiene muchas más componentes de

sistemas “a priori” que de observaciones o de experimentaciones.

La ciencia embrionaria griega fue salvada por los árabes durante el eclipse de la

civilización occidental que sigue al derrumbamiento del imperio romano y, a pesar de

esfuerzos importantes de algunos precursores de la ciencia experimental como Robert

Grosseteste (1168-1253), Roger Bacon (1214-1294) y Guillermo de Ockam (1290-1349), no

es hasta los siglos XVI y XVII, primero con Galileo (1564-1642) y luego con Descartes

(1596-1650), Pascal (1623-1662) y Newton (1642-1727) entre otros, a la par de otras Ciencias

de la Tierra, se van desarrollando los fundamentos de la Geofísica moderna. A partir del siglo

XVIII hasta nuestros días, juntamente con ella las Ciencias de la Tierra se vigorizan, crecen y

se dividen en múltiples ramas.

En 1832, Saigey publica en París su Petite Physique du Globe que es uno de los

primeros tratados en lengua francesa que cubre el campo de la Geofísica de forma unificada y

un exponente del inicio de la tendencia a recoger en una sola disciplina científica las Ciencias

de la Tierra.

A continuación haré un breve recorrido por la historia de las Ciencias de la Tierra a

través de algunos de sus protagonistas destacados. El resumen no es exhaustivo y pretende

simplemente mostrar las ideas guía que han contribuido al desarrollo y consolidación de las

Ciencias de la Tierra. La selección de autores y trabajos la he efectuado atendiendo a las

contribuciones más relevantes en las Ciencias de la Tierra relacionadas, en mayor o menor

grado, con el desarrollo en la historia de la Geofísica.

1.1.1.- Época griega y helenística en las Ciencias de la Tierra

Thales de Mileto (639 – 546 a.C.). Las primeras ideas documentadas referidas a

aspectos afines a la forma de la Tierra datan de la época de Thales de Mileto, comúnmente

aceptado como el fundador de la trigonometría. Él concebía la Tierra como un disco flotando

en un océano infinito.


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Anaximandro de Mileto (611 – 545 a.C.) elabora el primer mapamundi conocido.

Pensaba que la Tierra era un cilindro con el eje principal orientados en la dirección Este-

Oeste. Fue también, el primero en introducir la esfera celeste para una mejor comprensión de

la Astronomía. Ésta última idea ha permanecido durante cientos de años entre los astrónomos

y aún es de utilidad en astronomía de posición.

Aristóteles (Grecia, 384-322 a.C.). Es cierto que, desde el punto de vista científico,

Platón sólo se interesó por las matemáticas. Su discípulo Aristóteles, en cambio, se interesó

por toda la ciencia; esto le indujo a sistematizar cuantos conocimientos había en su época de

forma que sus escritos forman una verdadera enciclopedia del saber antiguo no superada hasta

el renacimiento. En su libro Del Cielo, en el año 340 a.C., presenta diferentes argumentos para

aceptar la esfericidad de la Tierra frente a los modelos de una Tierra plana: en los eclipses o

fases de la Luna, la sombra de la Tierra siempre es redonda; otro argumento procede de la

observación de la estrella polar durante los viajes: su altura sobre el horizonte es menor

cuando se observa desde el sur y aumenta cuando la observación se efectúa en regiones más

septentrionales. El mismo Aristóteles evaluó la circunferencia máxima de la Tierra en unos

400. 000 estadios a partir de la diferencia de las posiciones aparentes de la estrella polar en

Egipto y Grecia. La observación de los barcos en el horizonte del mar proporcionaba un tercer

argumento a favor de la esfericidad de la Tierra. La concepción cosmológica de Aristóteles

con una Tierra inmóvil y con la Luna, Sol, planetas y estrellas girando a su alrededor se

fundamentaba en razones místicas: creía que la Tierra era el centro del universo y que el

movimiento circular era el más perfecto. A partir de estas ideas Ptolomeo elaborará un modelo

cosmológico completo en el siglo II d. C.

Eratóstenes de Cirene (Grecia, 280?-192? a.C.) estuvo al frente de la Biblioteca de

Alejandría. Midió la longitud de la circunferencia terrestre, determinando el ángulo del arco

de meridiano entre Siena (Asuán) y Alejandría; sabiendo que en el solsticio de verano el Sol

se halla en la vertical de Siena (ya que sus rayos penetran en los pozos más profundos), midió

en Alejandría el ángulo que forman los rayos con la vertical del lugar obteniendo en un

Gnomon o Nomon: instrumento constituido por un elemento alargado cualquiera que proyecta

su sombra sobre una superficie plana y horizontal y que indica la altura del Sol o la Luna

sobre el horizonte y su orientación, es decir la hora, en relación con la longitud de la sombra

proyectada por la luz que procede del astro que es la cincuentava parte de la circunferencia. La

distancia estimada entre ambas ciudades es de 5000 estadios y obtiene así un valor de 250000

estadios para la circunferencia de la Tierra. Si aceptamos que cada estadio (aunque las

equivalencias de unidades tomadas para la comparación pueden hallarse en varios textos, hay

que decir que son objeto de discusión. No hay acuerdo en fijar una correspondencia de los

Aristóteles


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estadios con las unidades de longitud actuales) equivale a 125 pasos geométricos y que éstos

miden aproximadamente 1. 481 m, obtenemos para la circunferencia máxima un valor de

46.281.250 m que difiere del valor actualmente aceptado en un 16%. A Eratóstenes podría

otorgársele el título de fundador de la Geodesia.

Medición de Eratóstenes

Pitágoras de Samos (572?-500? a.C.) crea la Escuela pitagórica y cree en una Tierra

esférica. Aproximadamente de esta época data uno de los primeros mapas conocidos del

mundo, realizado por Hecateus de Mileto. Éste mapa mostraba el conocimiento limitado y

los prejuicios que aún mantenían los griegos.

Parménides de Elea (515-440 a.C.) y Empedocles emitieron por primera vez la idea

de la esfericidad de la Tierra y su aislamiento en el espacio. Filolao (450 a.C.) opina que la

Tierra gira sobre sí misma. Heráclides (388-315 a.C.) y Efanto atribuyen a la Tierra un

movimiento de rotación y de traslación alrededor del Sol. Pytheas (300 a.C.) fue el primero

en sospechar que los cuerpos celestes eran los causantes de las mareas, aunque fue incapaz de

relacionarlo con la atracción gravitatoria.

Una vez que la idea de la esfericidad terrestre fue cobrando fuerza, fue solamente una

cuestión de tiempo que Dicearco (350-285 a.C.) introdujera el concepto de coordenadas

esféricas. Realizo un mapa a partir de expediciones militares de Alejandro Magno. Por ésta

época Pytheas efectúa la primera determinación de la latitud.

La decadencia de Grecia, que tuvo lugar a la muerte de Alejandro, hizo que el centro

de la civilización sufriera un desplazamiento. Alejandría paso a ser el centro científico más

importante, atrayendo al científico griego Euclides, que fundó la escuela de Alejandría.

Ptolomeo (Alejandría, 90?-168?). Su obra más importante es El Almagesto que

contiene una exposición del sistema del mundo, un tratado completo de trigonometría

rectilínea y esférica y la explicación y cálculo de todos los fenómenos de movimiento diurno.

Tuvo la infeliz idea de aceptar como longitud del meridiano los 180000 estadios a que

Posidonio había reducido los 250000 de Eratóstenes. Éste y otros errores de la geografía

ptolemaica tendrían una influencia importante en la Historia. A él se debe el descubrimiento

del movimiento oscilatorio del eje de la Tierra al que llamó prosneusis, y Bradley llamaría

nutación 1600 años más tarde. También observó el movimiento irregular de la Luna llamado

evección.

Desgraciadamente para la civilización occidental durante casi mil quinientos años las

Ciencias de la Tierra permanecieron prácticamente sumidas en un periodo de letargo y

obscuridad.


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1.1.2.- Inicios de la Ciencia moderna: siglos XVI y XVII.

Copérnico, Nicolás (Polonia, 1473-1543), astrónomo polaco considerado fundador de

la astronomía moderna, demostró que los movimientos aparentes del Sol y de las estrellas se

podían explicar admitiendo el doble movimiento de la Tierra. El movimiento aparente del Sol

y los movimientos aparentes de los planetas se deben al doble movimiento real de la Tierra, el

de rotación diaria sobre su eje y el de traslación anual alrededor del Sol. Admitiendo estas

hipótesis todos los movimientos reales y aparentes resultan sencillos y desaparecen todas las

desarmonías aparentes del cielo. Esta explicación implicaba el desplazamiento del centro del

sistema planetario de la Tierra al Sol. Esta hipótesis heliocéntrica, formulada en la antigüedad

por Aristarco de Samos, contradecía la teoría geocéntrica tradicional de Ptolomeo. Su obra De

Revolutionibus Orbium Caelestium fue publicada por su amigo Raeticus (1543) al año escaso

de su muerte. La obra acabó siendo prohibida por herética a pesar de que, en ella, la teoría

heliocéntrica se formulaba como una hipótesis.

Nicolás Copérnico

GILBERT, William (Inglaterra, 1544-1603). Realiza experimentos de electrostática

y magnetismo utilizando esferas de magnetita y es el primero en concebir la Tierra como un

gran imán.

Libro de W. Gilbert sobre magnetismo

Galileo Galilei (Italia, 1564-1642). El conjunto de sus trabajos permite considerarlo

como el verdadero fundador del método experimental, combinando el razonamiento inductivo

con la deducción matemática. En una carta a Pierre Caracavy en 1637 expone de forma

explícita tres pasos que deben seguirse para estudiar la naturaleza: toma y análisis de datos,

formulación de modelos matemáticos capaces de explicarlos, comprobar en la experiencia si

las leyes formuladas y sus consecuencias suceden en la realidad tal como han sido construidas

en la mente. Sus importantes descubrimientos astronómicos, potenciados por su habilidad de

observación mediante diversos instrumentos construidos y perfeccionados por él mismo,

como su famoso anteojo (1609), corroboraron el sistema heliocéntrico de Copérnico en contra

del sistema tolemaico, estableciendo el movimiento de la Tierra. La frase que la tradición le


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atribuye: “¡Y sin embargo se mueve!”, se ha hecho popular y refleja la perplejidad que

provoca la contradicción entre las ideas establecidas y el conocimiento experimental. No

menos importante fue su contribución a la Física moderna que se fundamentó en sus

principios de relatividad, conservación y composición del movimiento; también intuyó la

posibilidad de existencia del vacío.

Galileo Galilei

Kepler, Johannes (Alemania, 1571-1630). En Tubinga fue alumno de Maestliu, que

era un ardiente defensor de la teoría copernicana. En Praga es alumno y asistente de Tycho

Brahe (Dinamarca, 1546-1601) al cual sucede como astrónomo imperial (1601). En 1627

publica unas tablas planetarias cuya elaboración fue facilitada por el descubrimiento de los

logaritmos por Neper, John (Escocia, 1550-1617). Las tres leyes de Kepler que establecen la

elipticidad de las órbitas planetarias, la constancia de las áreas barridas por los radios vectores

en tiempos iguales y la proporcionalidad entre los cuadrados de los períodos de las órbitas de

los planetas y los cubos de los semiejes mayores de la elipse que describen, abren el camino

que permitiría a Newton proponer la ley de la gravitación universal.

Johannes Kepler

Gellibrand, Henry (Inglaterra, 1597-1636), estudia las variaciones de la declinación

magnética. Declinación magnética: ángulo que forma el meridiano magnético con el

geográfico en un punto de la superficie terrestre, con el tiempo y observa el lento cambio del

campo magnético conocido como variación secular. A finales del siglo XVII, Halley, Edmond

(Gran Bretaña, 1656-1752) publicará los primeros mapas magnéticos (1698-1700).

Descartes, René (Francia, 1596-1650). Descartes es más matemático y filósofo que

científico pero es el padre del pensamiento moderno cuyas principales características son el

carácter analítico de la investigación, la necesidad de un punto de partida metódico, la

conexión de la intuición o evidencia directa y el encadenamiento deductivo en el desarrollo

del método y, finalmente, el incipiente planteamiento de una teoría del conocimiento basada

en la radical separación del sujeto y del objeto: desde el sujeto cuya esencia es pensar se

impone la recuperación del mundo sensible como verdad. El método cartesiano es la antítesis

del de Bacon, Francis (Inglaterra, 1561-1626) padre del método inductivo. Para Bacon, el

objeto de la ciencia no consiste en encontrar las verdades metafísicas abstractas acerca de la

naturaleza de las cosas sino en mejorar las condiciones de vida de los hombres aumentando su

poder sobre la naturaleza y el método para conseguirlo era la mera acumulación de datos


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empíricos. Tanto Bacon como Descartes, además de Galileo, ejercerían una fuerte influencia

en el desarrollo de la ciencia experimental.

René Descartes

Picard, Jean (Francia, 1620-1682). Entre 1669 y 1670 efectúa la medida del arco de

meridiano comprendido entre Soundon, al Sur de Amiens y Malvoisine, al Sur de París. Esta

medida proporciona un valor muy exacto del radio de la Tierra y da lugar a la primera

confirmación de las teorías de Newton sobre la atracción Universal.

Huygens, Christian (Holanda, 1629-1695), creció en un ambiente científico y destacó

por sus dotes de matemático. Tras haber publicado sus obras de geometría, se orientó hacia la

Física e inventó el reloj que lleva su nombre. En Astronomía inventó el ocular negativo de los

anteojos, muy superior al ocular positivo de Kepler. Esta mejora le permitió descubrir el anillo

de Saturno y su primer satélite (1655), la rotación de Marte, las manchas oscuras de Júpiter y

la nebulosa de Orión (1656). Fue el primero en indicar que las estrellas son otros soles,

enormemente alejados y acompañados, sin duda, de planetas. Con todo, sus aportaciones más

importantes se produjeron en el campo de la Física; particularmente en Mecánica y Óptica.

Adopta la hipótesis ondulatoria para la luz y hace de ella una verdadera teoría física.

Newton, Isaac (Inglaterra, 1642-1727). La obra de Newton proporciona los

fundamentos básicos y fija los métodos de la ciencia moderna cuyas características más

importantes son la observación como fuente de conocimiento, la necesidad del uso del

lenguaje y de los métodos matemáticos en la interpretación y elaboración de los datos

observacionales mediante leyes y modelos y finalmente, la experimentación como campo de

verificación, crisol de prueba, de perfeccionamiento y de superación de las teorías y modelos

físicos. En 1687 publica su obra fundamental Principios Matemáticos de Filosofía Natural en

la que desarrolla la teoría de la gravitación universal y expone las leyes del choque. Estudia

los movimientos de los fluidos, da la teoría de las mareas y efectúa una determinación de la

constante a partir del período del movimiento lunar. El estudio de la Tierra como un líquido

en equilibrio hidrostático con la fuerza de la gravedad y rotación predice el achatamiento por

los polos de la esfera terrestre. A la misma conclusión llegó Huygens. Newton fue

contemporáneo de Leibnitz, Gottfried Wilhelm (Alemania, 1646-1716).

Isaac Newton


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1675: Fundación del Observatorio de Greenwich.

Durante los siglos XVII y XVIII un gran número de físicos y matemáticos desarrollan

los estudios teóricos y el aparato matemático necesario para tratar la complejidad creciente de

los problemas que la ciencia abordaba y sigue abordando. Menciono algunos nombres:

Taylor, Brook (Gran Bretaña, 1685-1731), Euler, Leonard (Suiza, 1707-1783), Lagrange,

Conde Louis de (Francia, 1736-1813), Bessell, Friedrick (Alemania, 1748-1813), Laplace,

Pierre Simon Marqués de (Francia, 1749-1827), Legendre, A. M. (Francia, 1752-1833),

Fourier, Barón Joseph (Francia, 1768-1830), Faraday, Michael (Gran Bretaña, 1791-1867)

y su alumno Maxwell, James Clerk (Escocia, 1831-1879).

1.1.3.- Preludio y desarrollo de la Geofísica: siglos XVIII al XXI

Los Cassini (Francia, siglos XVII-XIX) son una familia de astrónomos y geodestas. El

rey Luis XIV confía la dirección del observatorio de París, fundado en 1672 a Jean Dominique

(Cassini I, 1625-1712). Su hijo Jackes (Cassini II, 1677-1756) realizó investigaciones relativas

a la forma de la Tierra. Cesar Francois (Cassini III, 1714-1784) hijo de Jackes, fue director del

mismo Observatorio de París y trabajó en la verificación del meridiano de París. Las

investigaciones de los Cassini daban un resultado contradictorio con las previsiones teóricas

sobre el achatamiento de los polos, considerando este achatamiento en el Ecuador. Para

dilucidar este conflicto, la academia de ciencias organizará dos expediciones para medir el

arco de meridiano cerca del ecuador y cerca del polo norte. Para dilucidar la cuestión de la

forma de la Tierra que enfrentaba a la teoría de Newton y a la de Cassini, la Academia

Francesa de Ciencias promovió una expedición a Laponia (1736-1737, Maupertuis,

Claireaut, . . . ) para efectuar la medición de un arco de meridiano. Y otra a Perú dirigida por

Condamine (Godin, Bouguer y los españoles Jorge Juan y Ulloa).

Libro de Jorge Juan y Antonio Ulloa sobre la figura y magnitud de la Tierra

A esta segunda expedición, la Corona española, en cuyos territorios ultramarinos se

iban a efectuar los trabajos, designó a dos jóvenes de la Marina Jorge Juan (primer geodesta

valenciano) y Antonio de Ulloa. A su vuelta, le propusieron al Marqués de Ensenada,

ministro de Fernando VI, la elaboración de una red geodésica de España, para seguir con el

método que se estaba llevando en Francia. Bouguer aprovecha esta ocasión para medir la

desviación de la vertical. Los resultados de esta expedición confirmaron las conclusiones de

Newton. Al respecto de esto dijo Voltaire sobre Maupertuis “Il avait aplati la Terre et les

Cassini“.


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Bouguer, Pierre (Francia, 1698-1758). En 1735 dirige la expedición al ecuador y en

compañía de Godin, Louis (Francia, 1704-1760) y La Condomine, va a Perú para estudiar la

forma de la Tierra. Realiza medidas de la gravedad en Quito a 4000 m de altura y en la isla del

Inca a nivel del mar y calcula la atracción debida a una capa de material de corteza terrestre

equivalente a la diferencia de altitud entre ambas localidades. Este cálculo constituye la base

de la conocida corrección de Bouguer. En 1749 publica su obra Figure de la Terre.

Maupertuis, Pierre Louis Moreau de (Francia, 1698-1759). Amigo personal de la

familia Bernouilli. En 1736 dirige la expedición a Laponia, en la latitud 66o para medir la

longitud de un grado de arco de meridiano, con el fin de resolver el litigio de las diversas

teorías sobre la forma de la Tierra y su achatamiento. Los resultados obtenidos por Bouguer en

el ecuador y por Maupertuis en el polo confirmaron el achatamiento por los polos dando un

valor de e 1

2168. para la excentricidad de la Tierra.

Celsius, Anders (Suecia, 1701-1744) participa en la expedición francesa para medir

el grado de meridiano en las regiones polares. Construye el observatorio de Uppsala. En 1740

observa la variación diurna de la declinación magnética y las perturbaciones producidas por

las auroras boreales. Las variaciones rápidas del campo magnético ya habían sido observadas

por Graham, George (Gran Bretaña, 1673-1751) en 1722 en Londres.

Wilcke, Johan Carl (Suecia, 1732-1796). En 1758 descubre la polarización de los

dieléctricos. En 1776 observa que los rayos de las auroras son paralelos a las líneas de fuerza

del campo magnético terrestre. A él se debe el primer mapa de la inclinación magnética.

Inclinación magnética: ángulo formado por la dirección del campo magnético terrestre con el

plano horizontal en un punto cualquiera de la Tierra.

Clairaut, Alex (Francia, 1713-1765)., astrónomo y matemático francés. Miembro de

la Academia de Ciencias francesa, participó en la expedición a Laponia (1736), dirigida por

Maupertuis, para la determinación de los grados del meridiano terrestre. Sus trabajos sobre

fluidos le convirtieron en un acérrimo defensor del achatamiento del globo terráqueo por los

polos. En 1758 calculó el regreso del cometa Halley con un error inferior a 30 días. Autor de

la obra Teoría de la Figura de la Tierra en la que se trata del equilibrio de fluidos, establece

los principios que permiten determinar la figura de la Tierra a partir de la observación de la

variación de la gravedad con la latitud.

1755: El Terremoto de Lisboa. El 1 de Noviembre sucede frente a las costas del cabo

San Vicente un sismo que genera un gran tsunami afectando a Lisboa. Se calculan 70000 las

muertes debidas al suceso solo en Lisboa. Este terremoto es importante por la gran discusión

científica que provoca. Suele establecerse esta fecha como el inicio de la Sismología como

ciencia.

Cavendish, Henry (Gran Bretaña, 1713-1810). En 1791, con ayuda de la balanza de

torsión efectúa la primera medida directa de la Constante de la Gravitación universal y deduce

la densidad media de la Tierra. Halla un valor de 6. 754·10-11

Nm2kg

-2 frente al de 6. 673·10

-11

Nm2kg

-2 que se usa actualmente.

Coulomb, Charles de (Francia, 1736-1806). En 1777 sale su primera publicación:

Investigaciones sobre la mejor manera de fabricar agujas imantadas, que contiene el germen


9

de sus múltiples trabajos. En siete memorias posteriores establece las bases teóricas y

experimentales del magnetismo y de la electrostática. En 1789, al estudiar la acción del campo

magnético sobre la aguja imantada introduce la noción de momento magnético. Desarrolló la

teoría de la polarización. Cavendish y Coulomb son considerados los creadores de la

electrostática cuantitativa aunque la relación de las investigaciones del primero no es hallada y

publicadas hasta 1879 por Maxwell.

Öersted, Hans Christian (Dinamarca, 1777-1851). En 1820 descubre el

Electromagnetismo en su célebre experimento en el que una aguja imantada se desvía al paso

de una corriente eléctrica.

Gauss, Karl Friedrich (Alemania, 1777-1855). Astrónomo, geodesta y matemático,

director del observatorio de Gottinga, diseñó, calculó y compensó por mínimos cuadrados la

red geodésica de Hannover en 1821 y dio las bases de la geometría diferencial de uso obligado

en Geodesia geométrica y dinámica. Así mismo estableció el fundamento teórico de la

Geodesia, al definir la superficie matemática de la Tierra, que posteriormente Listing llamó

geoide. Introdujo la teoría intrínseca de superficies, de fundamental importancia en geodesia

geométrica y cartografía. Casi al mismo tiempo que Legendre, Adrien Marie (Francia, 1752-

1833) desarrolla el método de los mínimos cuadrados y la teoría de errores. Establece la teoría

general de la electricidad y del magnetismo inventando el magnetómetro. En 1839 publica su

Teoría General del Magnetismo Terrestre que constituye un hito en la historia del

Geomagnetismo. Particularmente conocido es el teorema de su nombre sobre la expresión del

flujo a través de una superficie cerrada situada en un campo vectorial.

Karl F. Gauss

Poisson, Denis (Francia, 1781-1840). Discípulo de Laplace, su Memoria sobre la

teoría del magnetismo (1824), es una importante contribución a la teoría general del potencial

y su aplicación al campo magnético. Se le considera fundador de la Física Matemática y

aportó una importante contribución a la teoría de la elasticidad.

Navier, Henri (Francia, 1785-1836). Discípulo y amigo de Fourier, elabora la primera

teoría general de la elasticidad. Fue también contemporáneo de Lamé (Francia, 1795-1870).

Green, George (Gran Bretaña, 1793-1841). En 1828, publica el Ensayo sobre la

aplicación del análisis matemático a la electricidad y el magnetismo. Él es el responsable de

la introducción de la palabra “potencial”.

Humbolt, Alexander von (Alemania, 1769-1859). Naturalista y geógrafo alemán. Se

le considera el fundador de la geografía física y de la geobotánica. Sus múltiples viajes

inauguran la era de las exploraciones científicas modernas. En 1798 estudió la Meseta Central

de la península Ibérica y las islas Canarias. De 1799 a 1804 realizó un viaje por gran parte de

América, en compañía del botánico A. Bonpland, durante el cual llevó a cabo numerosas


10

observaciones y experimentos de ciencias naturales. En 1827 dirigió una expedición a Asia

Central. Con sus viajes inició la era moderna de las expediciones científicas. Autor de

Impresiones de la naturaleza, Viaje a las regiones equinocciales del Nuevo Continente (30

volúmenes), Climatología comparada y Cosmos (5 volúmenes).

Alexander von Humbolt

Sabine, Sir Edward (Gran Bretaña, 1788-1883), organizó el establecimiento de un

gran número de observatorios magnéticos en las colonias británicas. En 1852 muestra la

relación existente entre el campo magnético externo de la Tierra y los cambios en la superficie

del Sol, es decir, entre las tormentas magnéticas y las manchas solares.

Pratt, John Enry (Gran Bretaña, 1809-1871). En 1838 se desplaza a Calcuta para

ocuparse de la geodesia y en 1855 presenta en la Real Sociedad de Londres sus observaciones

sobre las desviaciones de la vertical anormalmente débiles generadas por el Himalaya. Cuatro

años más tarde presenta su teoría de la compensación gravimétrica por cambios de densidad

en una corteza de espesor homogéneo. Esta explicación será presentada como alternativa a la

hipótesis de Airy.

Airy, Sir Georges Bidell (Gran Bretaña, 1801-1892). Director del observatorio de

Greenwich entre 1835 y 1886. En 1855 presenta una explicación al problema de Pratt con la

hipótesis de la existencia de las raíces en las montañas que hacen que la base de la corteza de

densidad inferior profundice en el interior del manto.

Stokes, Sir George Gabriel (Gran Bretaña, 1819-1903). En 1849 establece su teorema

según el cual la circulación de un campo vectorial a lo largo de una curva cerrada es igual al

flujo del rotacional del campo a través de una superficie cualquiera que admita dicha curva

como contorno.

Dutton, Clarence Edward (Estados Unidos, 1841-1912), estudia en Yale y trabaja en

el Servicio Geológico de los Estados Unidos de América. A él se debe el término de

“Isostasia” (1889), entendido como el principio según el cual, la corteza terrestre tiende a un

equilibrio gravitatorio de forma que la capa menos densa se comporta como si flotara sobre el

manto más denso. También fue un estudioso del vulcanismo.

Steward, Balfour (Gran Bretaña, 1828-1887), atribuye las variaciones diurnas del

campo magnético terrestre a las corrientes eléctricas que fluyen en la alta atmósfera al

ionozarse el aire por la acción solar. Estas variaciones son importantes y pueden alcanzar el

50% en intensidad cuando el número de manchas solares en la superficie del Sol es máximo.

Eötvös, Roland Barón de (Hungría, 1848-1919), fundó el Instituto Geofísico de

Hungría. Empleó el péndulo de torsión para efectuar medidas gravimétricas y en el periodo

entre 1890 y 1892 perfeccionó la balanza de torsión que lleva su nombre. Los aparatos tipo


11

Eötvös permiten medir pequeños cambios en el gradiente y curvatura de las superficies

equipotenciales del campo gravitatorio terrestre.

Hertz, Heinrich (Alemania, 1857-1894). En 1887 genera ondas electromagnéticas y

prueba que tienen todas las propiedades de la luz. Sus investigaciones confirman la teoría

electromagnética de la luz de Maxwell.

Rayleigh, John William Strutt, 3er

Barón (Gran Bretaña, 1842-1919). Lord Rayleigh

es autor de notables trabajos en todas las ramas de la Física. Estudió las ondas estacionarias en

la superficie de los líquidos. En 1904 le fue concedido el premio Nobel de Física.

Kennelly, Arthur Edwing (Estados Unidos, 1861-1939). Los resultados obtenidos

por Marconi en 1901 en sus ensayos de transmisión transatlántica de señales radio-eléctricas,

le llevó a afirmar la existencia de una capa conductora en la alta atmósfera que, en virtud de

su conductividad eléctrica, refleja las ondas hertzianas. Esta capa, postulada también por

Heaviside, Oliver (Gran Bretaña, 1850-1925) tomó el nombre de Kennelly-Heaviside antes de

ser denominada ionosfera.

1862: Mitteleuropäische Gradmessung “Asociación Centroeuropea de Geodesia”:

fundada en Berlín por el General J. J. Baeyer (1794-1885). Más tarde cambió su

denominación por Europäische Gradmessung (1867) y, finalmente, por Internacionale

Erdmessung “Asociación Internacional de Geodesia” (1887).

Love, Augustus Edward Hough (Gran Bretaña, 1863-1940). Entre 1892 y 1893

publica su Tratado de teoría matemática y de elasticidad, que es una obra clásica con los

mejores estudios sobre el tema. Estudió numerosos problemas de Geofísica cuyos resultados

reunió en su obra: Algunos problemas de Geodinámica.

Vening-Meinesz, Félix A. (Holanda, 1887-1966). La expresión integral de Stokes

permite determinar las desviaciones del geoide con respecto al elipsoide de referencia a partir

de las anomalías gravimétricas observadas sobre la superficie de la Tierra. En teoría el

problema queda resuelto conociendo los valores de estas anomalías. En la práctica más de las

dos terceras partes de la superficie terrestre se hallan cubiertas de agua. En 1920 desarrolla un

ingenioso aparato tripendular que opera en un submarino sumergido y que utiliza en 1923 para

efectuar medidas de gravedad en el mar. Desde 1933 hasta 1946 preside la Asociación

Internacional de Geodesia y Geofísica, IUGG, fundada en 1919. Junto con Heiskanen, W.

A. publica en 1958 su libro La Tierra y su campo gravitatorio.

1882-1883: Se declara el Primer Año Polar Internacional, con la participación de

once países.

Appelton, Sir Edward Víctor (Gran Bretaña, 1892-1965). En 1924 descubre una

segunda capa ionosférica. En éste y en otros trabajos establece la estructura estratificada de las

capas E, F1 y F2 de la ionosfera. Fue premio Nobel de Física en 1947.

1898: Primera Cátedra de Geofísica en la Universidad de Göttingen, Alemania,

ocupada por Emil Wiechert.


12

A finales del siglo XIX, la revolución industrial con sus necesidades energéticas

(carbón, petróleo. . . ) y de metales, revoluciona y transforma las técnicas de prospección

geofísica: éstas se fundamentarán, principalmente, en la gravedad, el magnetismo, la

electricidad, la radioactividad y la prospección sísmica. Y es en los siglos XX y XXI que el

desarrollo científico-técnico permite y consolida una enorme ramificación de los diferentes

campos de la Geofísica.

Esta la diversificación, amplitud y profundidad de los campos de investigación

acometidos en estos dos siglos hacen difícil seguir el hilo de su desarrollo de la Geofísica sin

ceñirse a alguna de sus parcelas. Por tanto, recojo en este apartado algunos apuntes sobre la

historia de una disciplina geofísica muy vinculada a la Ingeniería Cartográfica: la

Gravimetría. La Gravimetría es la rama de la Geofísica que incorpora la definición del

geoide, como la superficie más importante de referencia para la determinación de altitudes,

aporta diversos aspectos importantes para la Geodesia, Cartografía y Topografía.

Siguiendo el esquema cronológico anterior, realizo un breve recorrido significando

contribuciones y sucesos que permitan constituir un marco al que incorporar el desarrollo

histórico de la Gravimetría. También cito otros sucesos aparentemente marginales y/o sin

relación manifiestamente directa con la Ciencia pero constituyen potentes herramientas que

contribuyeron en su momento a su desarrollo científico dentro del contexto social, político y

económico de la Humanidad en los siglos XX y XXI.

1.1.3.1. - Apuntes históricos de la Gravimetría en los siglos XX y XXI

PRIMERA MITAD DEL SIGLO XX: Desarrollo de balanzas de torsión y de

gravímetros, así como de levantamientos gravimétricos regionales con propósitos

geofísicos.

Sistema de Gravedad de Viena (1900).

Fórmula de gravedad normal de Helmert (1901).

Se comienza utilizar la balanza de torsión desarrollada por R. von Eötvös (1896)

para observaciones en campo (1908).

J. F. Hayford: trabajos sobre el modelo de Pratt de isostasia y sobre el elipsoide

terrestre (1909).

Sistema de Gravedad de Potsdam (1909).

M. P. Rudzki publica Physik der Erde (1911).

A. Wegener: Teoría de la deriva continental (1912).

W. Schweydar es el primero en estudiar las mareas terrestres debidas a los efectos

gravitacionales de la luna y el sol mediante gravímetros bifilares (1914).

Comienza la Primera Guerra Mundial (1914).

W. Bowie: investigaciones sobre isostasia (1917).

Finaliza la Primera Guerra Mundial (1918).

W. Schweydar: primeras mediciones con balanza de torsión en domos salinos en

el norte de Alemania (1918).


13

Se hace extensivo el uso de balanzas de torsión en la prospección petrolífera.

Se crea la Unión Internacional de Geodesia y Geofísica, IUGG (1919).

A principios de los años 20 se incrementan las mediciones con péndulo relativo

gracias a la instrumentación de Sterneck.

F. A. Vening-Meinesz realiza las primeras observaciones en océanos sobre

plataformas móviles (1921).

C. Maurain publica Physique du Globe (1923).

W. H. Heiskanen: investigaciones sobre el modelo de Airy de isostasia (1924).

Aparece la primera edición del libro de H. Jeffreys The Earth, its origen, history

and physical constitution (1924).

Domo salino de Nash (Tejas, EE.UU.): primer campo petrolífero descubierto con

métodos geofísicos (1924).

Hasta finales de esta década fueron descubiertos 16 domos salinos por medio de

exploraciones con balanzas de torsión que dieron como resultado el

descubrimiento de hidrocarburos.

Los datos del elipsoide obtenidos por J. F. Hayford en 1909 fueron adoptados para

el Elipsoide Internacional de Referencia por la Asociación Internacional de

Geodesia (IAG) en 1924.

W. H. Heiskanen: determinación de fórmulas de gravedad normal a partir de datos

gravimétricos, incluyendo elipsoides triaxiales (1924).

Ambronn edita el libro Methoden der angewandte Geophysik (1926).

J. García-Siñeriz publica el libro Los métodos geofísicos de prospección, en el

Instituto Geológico y Minero de España (1928).

B. G. Gutenberg edita Lehrbuch der Geophysik (1929).

Finaliza la década de los años 20 con la gran crisis económica.

B. G. Gutenberg comienza a publicar en 1930 la serie de nueve volúmenes del

Handbuch der Geophysik, apareciendo el último volumen en 1939. En esta serie

colaboran geofísicos más destacados de su tiempo.

F. A. Vening-Meinesz: investigaciones sobre isostasia (1931).

H. Jeffreys propone la determinación del geoide gravimétrico (1931).

Comienzan a fabricarse los primeros modelos de gravímetros estáticos o de resorte

elástico: F. Holweck y P. Lejay (1930); O. H. Truman (1930); A. Schuleusener

(1934).

Se declara el Segundo Año Polar Internacional, con la participación de 22

naciones (1932-1933).

R. A. Hirvonen realiza el primer cálculo del geoide a partir de valores

gravimétricos (1934).

Howard A. Aiken construye en Harvard el primer ordenador: el Mark I (1937).

A. Guillet propone la idea del método de caída libre para mediciones


14

gravimétricas (1938).

Aparecen gravímetros basados en la astatización: A. Graf (1938); A. Hoyt (1938);

L. J. B. LaCoste (1939).

En la prospección petrolífera el empleo de gravímetros estáticos desplaza casi

totalmente a las balanzas de torsión.

Finaliza la década de los 30 con el mundo inmerso en la Segunda Guerra Mundial.

La cantidad de observaciones gravimétricas se incrementa considerablemente: N.

F. Shuravlev dispone de más de 10000 valores (1940).

Comienzan a formularse los fundamentos teóricos de la gravimetría aplicada: L.

L. Nettlenton (1940); S. Hammer (1945).

L. L. Nettlenton edita el libro Geophysical Prospecting for Oil (1940).

Desde 1940 se utilizan gravímetros submarinos posicionados en el fondo marino

para el estudio de las plataformas continentales.

Finaliza la Segunda Guerra Mundial (1945).

Ch. Volet realiza la primera medición por el método de caída libre con una

precisión de 1 mGal (1946).

Se evalúan los datos gravimétricos observados a nivel mundial, encontrándose

discrepancias y su distribución bastante heterogénea: C. Morelli (1946); R. A.

Hirvonen (1948).

S. P. Worden desarrolla el gravímetro con muelle de cuarzo (1948).

En 1948 G. P. Woollard acomete la realización de una red mundial gravimétrica

de referencia, utilizando el instrumento pendular Gulf y gravímetros Worden,

finalizándola en 1960.

En la década de los años 40 se consolidan la primera generación de ordenadores.

SEGUNDA MITAD DEL SIGLO XX Y PRIMERA DÉCADA SIGLO XXI:

Desarrollo de instrumentos de caída libre para las mediciones absolutas; mediciones

en plataformas móviles transportados, aerotransportados y en satélites; gravímetro

superconductivo; y realización de levantamientos gravimétricos de alta precisión con

fines geodésicos, geofísicos y geodinámicos.

G. P. Woollard demuestra la validez de los gravímetros de resorte, usando un

gravímetro tipo Worden, para medir grandes diferencias de gravedad (1950).

Desde el comienzo de los años 50 empiezan a renovarse las redes gravimétricas

nacionales.

M. B. Dobrin edita el libro Introduction to Geophysical Prospecting (1952).

1957 se declara Año Geofísico Internacional, IGY.

A partir de 1957 se generaliza la utilización de gravímetros marinos, quedando

obsoletas las mediciones pendulares en los submarinos: A. Graf (1957); L. J. B.

LaCoste (1959).

W. A. Heiskanen tiene a su disposición unos 170000 valores de gravedad (1957).


15

La entonces Unión de Repúblicas Socialistas Soviéticas lanza el primer satélite

artificial: el Sputnik I, inaugurando la era espacial (4 de octubre de 1957).

Los Estados Unidos de América inician la carrera espacial lanzando su Explorer I

(31 de enero de 1958).

A partir de los comienzos de 1958 el análisis orbital de los satélites artificiales

proporcionan información de las componentes de longitud de onda larga del

campo gravífico terrestre.

Se realizan las primeras mediciones con gravímetros aeroportados, en aviones

(1959).

Se desarrolla la segunda generación de ordenadores con un aumento de su

capacidad y de su velocidad de cálculo.

El comienzo de los años 60 se experimenta un importante desarrollo de los

ordenadores, se aumentan las posibilidades de modelización de la distribución de

las masas terrestres respecto a los datos gravimétricos observados (problema

inverso).

A partir de 1960 es posible reobservar con gravímetros más modernos en diversas

regiones del planeta: determinación de variaciones locales de gravedad

(geodinámica, ingeniería).

Teoría de expansión del suelo oceánico: R. S. Dietz (1961); H. H. Hess (1962).

Z. Fajklewicz introduce el concepto de la microgravimetría (1963).

Comienzan a utilizarse gravímetros en sondeos.

Basándose en el principio de del interferómetro de Michelson se obtienen

precisiones de 0. 1 ms-1 para una región: A. Sakuma (1963); J. E. Faller

(1963).

F. S. Grant y G. F. West publican el libro Interpretation Theory in Applied

Geophysics (1965).

A. H. Cook realiza mediciones gravimétricas con el método de ascenso y caída

libre, experimento simétrico (1965).

Teoría de la tectónica de placas: D. P. McKenzie y R. L. Parker (1967); W. J.

Morgan (1968).

Se empiezan a desarrollar los gravímetros superconductivos: W. A. Jr. Prothero y

J. M. Goodkind (1968).

Primeras mediciones gravimétricas en la Luna: Apolo 11 (1969).

Se desarrollan los ordenadores de la tercera generación con la integración de sus

componentes electrónicos.

Desde la década de los años 70 hasta la actualidad el fin de las mediciones

absolutas por medio de péndulos.

Importante desarrollo tecnológico y metrológico tanto en los gravímetros

absolutos como relativos.


16

A partir de 1970 son operativos gravímetros absolutos transportables.

Desde los 70 LaCoste-Romberg empieza a fabricar gravímetros con precisión de

varios microgales: microgravímetros.

La Asociación Internacional de Geodesia (IAG) propone un nuevo sistema de

referencia: IGSN 71 (International Gravimetry Standartdization Net 1971), por lo

que el Sistema de Gravedad de Potsdam deja de ser válido en 1971.

Se realizan las redes fundamentales gravimétricas nacionales enlazadas con

IGSN71.

Se va mejorando y actualizando la IGSN71 con observaciones con gravímetros

absolutos y relativos.

Se desarrolla a partir de la década de los 80 los gradiómetros superconductores. A

partir de los 90 se utilizan en los satélites artificiales.

U. S. Defense Mapping Agency cuenta con más de 11 millones de valores de

gravedad observados.

Desde 1986 se vienen realizando experimentos con balanzas de torsión en

aviones.

Registro digital de datos en campo: Super G.

Se progresa en el estudio de variaciones temporales de la gravedad,

estableciéndose redes de alta precisión, fundamentalmente con gravímetros

LaCoste-Romberg, y con gravímetros superconductivos se obtiene un orden de

magnitud más.

Gravímetros absolutos portátiles: JILAG-5 y A-10 en redes nacionales e

internacionales gravimétricas de grado 0.

Desarrollo de modelos del geoide globales y locales de precisión.

2. – CONCEPTO DE GEOFÍSICA

Como hemos visto la Geofísica como tal nace a finales del siglo XIX a partir de la

aplicación del conocimiento y método físico al estudio de los fenómenos terrestres.

Es una necesidad económica debido a la revolución industrial de finales del siglo XIX

con sus exigencias energéticas (carbón, petróleo…) y de metales, la que revoluciona la

Geofísica, originando las técnicas de Prospección Geofísica, fundamentándose,

principalmente, en la gravedad, el magnetismo, la electricidad, la radioactividad y la

prospección sísmica.

La palabra Geofísica en su acepción actual no aparece hasta mediados del siglo

pasado: Adolph Mürhry la utiliza explícitamente en 1863 en su libro Beitraege zur Geophysik

und Klimatographie (Artículos sobre Geofísica y Climatología).


17

En la última década del siglo XIX, en 1893, aparece la primera revista especializada

creada por G. Gerland, Beitraäge zur Geophysik.

Uno de los primeros textos de Geofísica es el de S. Günther (1887) Handbuch der

Geophysik (Manual de Geofísica), obra de dos volúmenes en los que se hallan gran parte de

los temas que hoy consideramos como parte de la Geofísica: fundamentos de Geodesia,

Gravimetría, Sismología, Flujo Térmico, Vulcanismo, constitución del interior de la Tierra,

Geomagnetismo y Auroras. En el prólogo de la obra destaca el significado de la Geofísica en

relación con otras ciencias de la Tierra como la Geografía o la Geología y señala su carácter

físico como una de las peculiaridades que le diferencian de las mismas.

Sin embargo, la diferencia entre Geofísica y Geología aparece tan clara en otros textos

como por ejemplo en la obra monumental de 3 volúmenes que con el título Das Antlitz der

Erde (La faz de la Tierra), que E. Suess publicó entre 1883 y 1901, y en la que sintetizó todos

los conocimientos geológicos de su tiempo tocando temas de ambas ciencias de forma

indistinta.

Hacia finales del siglo XIX, por una parte la Física ve como se diversifican y crecen

sus campos de investigación y pierde su interés directo por la Tierra; por otra parte, los

métodos y técnicas de la Física son extraños a la Geología y a la Geografía.

Esta situación, generada por la necesidad de agrupar en una sola ciencia los aspectos

físicomatemáticos de los fenómenos relacionados con la Tierra, produce el nacimiento de una

ciencia separada con un nombre y un contenido específicos: la Geofísica.

2. 1. - La palabra “Geofísica”

Geofísica es una palabra cuya raíz etimológica está compuesta de dos palabras

procedentes del griego: geoque significa Tierra, y Físicacuyo significado es Naturaleza. La

primera utilización explícitamente de este término, como hemos visto anteriormente, fue en

1863 por Adolph Mürhry.

Con anterioridad a la utilización del término Geofísica se fueron utilizando otros

nombres que designaban los contenidos de esta disciplina. En el siglo XVII, J Zhann y A.

Kircher emplearon el término Geoscópica. En 1755, A. G. Wener utiliza el nombre de

Geognosia. Alejandro von Humbolt empleó el término Geografía Física y Frank Neumann el

de Física de la Tierra.

En Francia, a finales del siglo XVIII y principios del XIX, De la Metherie utilizó el

término Teoría de la Tierra y Saigey el de Física del Globo (este último se sigue utilizando

actualmente). En 1838, el profesor de la Universidad de Cambridge W. Hopkins designa con

el término Geología Física la ciencia que trata los aspectos físicomatemáticos de la Geología.

En 1871, Georg von Neumayer define la Geofísica como el conocimiento de las

relaciones físicas de la Tierra.

En 1880, el profesor de Geografía de Könisberg (actualmente Kaliningrado) define la

Geofísica como la disciplina de las ciencias de la Tierra que trata el estudio de la actividad de

las fuerzas físicas responsables del origen, evolución y estructura de la Tierra. Él considera


18

que la Geofísica llena un espacio vacío existente en las ciencias de la Tierra que entonces

constituían la Geografía y la Geología.

Así pues, una primera aproximación al significado de la palabra Geofísica se refiere al

conjunto de conocimientos, técnicas y métodos pertenecientes o relativos a la Física de la

Tierra. Es por tanto, una rama de la Física y como tal se ocupa del estudio y de la

determinación de las fuerzas que provocan las modificaciones de la Tierra y se fundamenta en

el principio de que la anomalía en una región, supuestamente homogénea, se traduce en una

perturbación en las propiedades cuyas manifestaciones se observan.

Considero que una de las definiciones más apropiadas de la Geofísica es la ciencia que

estudia el conjunto de fenómenos físicos que tienen lugar en el Globo Terrestre, considerado

que está compuesto de la Tierra sólida, los mares y océanos o hidrosfera y su envoltura

exterior próxima.

2. 2. - El Objeto de la Geofísica

La Geofísica aplica el conocimiento y el método de la Física al estudio de los

fenómenos físicos de los que el Globo Terrestre es asiento y en una primera aproximación

puede ser dividida en dos partes fundamentales que son:

El estudio de los fenómenos que conciernen al interior de la superficie terrestre: la

Oceanografía, que tiene por objeto el estudio de mares y océanos; la Gravimetría, que

estudia el campo gravitatorio; la Geotermia, que se ocupa de los fenómenos de calor y

temperatura de la Tierra; el Magnetismo interno; la Sismología; la Vulcanología; las

corrientes telúricas; la Geodinámica; la Tectonofísica (lo que se denomina Geofísica

Pura o Geofísica Global); y, finalmente, la Geofísica Aplicada que trata de la

prospección y a la obtención de recursos naturales y de las aplicaciones en la

Ingeniería, denominada sencillamente Prospección Geofísica.

Estudio de los fenómenos que conciernen al exterior próximo de la Tierra y que

incluye la Meteorología, el estudio de la Ionosfera, el Magnetismo Externo, la

Electricidad, la Óptica Atmosférica y el estudio de las relaciones entre los fenómenos

solares y terrestres.

En realidad, el desarrollo del conocimiento científico y la ampliación de los campos de

observación originan que muchas ramas que pertenecen al objeto de la Geofísica se

consoliden como ciencias independientes. Así podemos considerar que la “Física del Aire”

constituye una rama independiente que se ocupa del estudio de los fenómenos meteorológicos

y atmosféricos. En cambio, el acceso de la observación a otros planetas permite aplicar, por

analogía, los estudios y métodos geofísicos al estudio de otros planetas apareciendo así la

“Física del Interior de la Tierra y de los Planetas”.

2. 3. - División de la Geofísica

Es frecuente aplicar algún criterio racional a la clasificación de la Geofísica. Así,

atendiendo a la finalidad económica suele clasificarse la Geofísica en Pura y Aplicada,

siendo la Geofísica Aplicada o Prospección Geofísica aquella rama que se realizaría con

fines principalmente económicos e ingenieriles. No está claro por qué el mero interés


19

económico hace de una ciencia que sea pura o aplicada. Si se atiende a la zona de estudio

podemos considerar la Geofísica en interna y externa: la primera tendría como objeto los

fenómenos relacionados con la Tierra sólida, mientras que la segunda estudiaría los

fenómenos de los océanos, atmosféricos, campo magnético externo, medio interplanetario,

etc.

El desarrollo y crecimiento del conocimiento hace que broten nuevas ramas del saber

en el árbol de la ciencia. Éstas a su vez pueden tomar tal vigor que se constituyen en una

nueva disciplina científica. Considero que es desde esta perspectiva dinámica de crecimiento

desde la que hay que abordar la clasificación de la Geofísica.

Una de las primeras divisiones fue propuesta por B. G. Gutenberg en el libro

Lehrbuch der Geophysik (Libro para la enseñanza de la Geofísica), publicado en 1929, y que

comprendía las partes de Mecánica, Gravitación, Electricidad, Magnetismo, Óptica, Calor y

Composición de la Materia, reproduciendo los diferentes campos de la Física que se aplica a

la Tierra sólida, a los mares y a la atmósfera.

De hecho, las asociaciones geofísicas no adoptan una división única ni unánime

aunque sí que presentan rasgos comunes para sus distintas secciones. Así, la Unión

Internacional de Geodesia y Geofísica (IUGG) adopta la siguiente: Geodesia, Sismología y

Teoría del interior de la Tierra, Meteorología y Física de la atmósfera, Geomagnetismo y

Aeronomía, Ciencias Físicas de los océanos, Hidrología científica, Vulcanología y Química

del interior de la Tierra. La Unión Geofísica Americana (AGU) añade las secciones de

Paleomagnetismo, Tectonofísica, Planetología y Física Solar e Interplanetaria. La Sociedad

Geofísica Europea (EGS) estructura las diferentes partes de la Geofísica en las siguientes

secciones: Geofísica de la Tierra Sólida, Geodesia, Hidrología, Océanos y Atmósfera,

Ciencias del Espacio y de los Planetas, Geofísica No-Linear y Riesgos Naturales

2. 4. - Geofísica y otras ciencias

Hemos llegado a la conclusión que la Geofísica como tal nace a finales del siglo

pasado a partir de la aplicación del conocimiento y método físico al estudio de los fenómenos

terrestres. Esta ciencia se relaciona de forma natural y a veces difícil de delimitar con otras

ciencias que le son próximas y que a continuación describo brevemente:

2.4.1.- La Astronomía

La Astronomía es sin duda la ciencia más antigua y quizás puede ser considerada

madre de la Física. Tiene por objeto el estudio del universo que nos rodea (astros, planetas,

cometas, estrellas, meteoritos, materia interestelar, galaxias y materia intergaláctica) y trata de

determinar su constitución, su formación, sus posiciones relativas y las leyes que rigen su

movimiento y evolución. Podemos considerar cuatro ramas de la Astronomía: la Astronomía

descriptiva o Cosmografía, la Astrometría o estudio de la posición y movimiento de los astros,

la Astrofísica (teórica y experimental) y la Cosmogonía o el estudio del origen y la evolución

del universo.

El sistema solar, y en particular la Tierra, forma parte del campo de estudio de la

Astronomía y constituye el punto de contacto entre la Geofísica y la Astronomía. La

Cosmografía describe la Tierra como planeta del sistema solar: su forma, masa, dimensiones y


20

densidad media, su constitución interna y los principales fenómenos observables como su

movimiento, la desigualdad de los días y las noches, la precesión de los equinoccios, las

estaciones, y el magnetismo terrestre. La Astrometría utiliza la Trigonometría Esférica y la

Mecánica Celeste para estudiar y predecir las posiciones y movimientos de los astros, y por

tanto también de la Tierra, en su interacción con el Sol, la Luna y los otros planetas. La

Astrofísica estudia los procesos de formación y evolución de las estrellas y sistemas celestes y

la Cosmogonía estudia la evolución del universo y por tanto, forma parte de su objeto el

estudio de la formación y evolución de la Tierra y del Sistema Solar.

2.4.2.- La Geografía

La Geografía es, como la Astronomía, una ciencia muy antigua y en un principio se

limitaba a descripciones topográficas regionales. La Geografía es la ciencia que tiene por

objeto el estudio de la superficie terrestre como plano de contacto en el que entra en relación

la endosfera y la atmósfera, la hidrosfera y la biosfera.

La palabra “Geografía” aparece por primera vez en la obra sistemática de Eratóstenes

(III a.C.) que midió de forma notable el arco de meridiano entre Alejandría y Siena (hoy

Asuán) y realizó un mapa del mundo en coordenadas de latitud y longitud. Su obra fue

fundamental en el transcurso de los siglos siguientes hasta el final de la antigüedad en que

Ptolomeo construye un sistema cosmográfico y su Geografía que, aunque fue ignorada en

occidente durante muchos siglos, ejerció una influencia preponderante en el renacimiento de

la geografía a finales de la Edad Media.

La Geografía actual deriva de la de los griegos, pero a finales del siglo XVIII, se

fragmentó dando lugar a múltiples disciplinas que se refieren a las diferentes categorías de

hechos recogidos en las exploraciones y descubrimientos y que se relacionan con la Física del

Globo, las ciencias naturales y las ciencias humanas.

Así, la Geografía moderna tiene múltiples ramas entre las que citamos como ejemplos

la Geografía Física, la Geografía Biológica, la Geografía Humana, la Histórica y la Aplicada.

Claro está que la que tiene una relación importante con la Geofísica es la Geografía

Física que a su vez contiene la Geomorfología, la Climatología y la Hidrología terrestre y

marítima. La Geomorfología estudia el relieve terrestre y la Geomorfogénesis estudia los

procesos geológicos responsables de la elaboración de las formas del relieve terrestre. En la

Geomorfogénesis intervienen las fuerzas internas o tectónicas y las externas o erosivas así

como la interacción entre ellas.

Es necesario hacer, finalmente, una breve referencia sobre la Cartografía. La

Cartografía es el arte y técnica que tiene por objeto el levantamiento, la redacción y la

publicación de un mapa, con la ayuda de las ciencias geográficas y de sus afines.

La Cartografía es, por tanto, el medio de expresión de la Geografía y de ella se sirven

tanto la Geofísica como las ciencias de la Tierra en general para plasmar, comparar,


21

correlacionar y comunicar sus resultados en el marco de las referencias objetivas globales que

constituyen los mapas.

2.4.3.- La Geología

La Geología es una ciencia de la Tierra que tiene por objeto describir y explicar el

aspecto y disposición de la corteza terrestre así como su historia y evolución en el transcurso

de los tiempos.

La descripción de las erupciones volcánicas y los terremotos que hace Herodoto y los

escritos de Plinio haciendo revivir la erupción del Vesubio ponen de manifiesto el interés que

desde antiguo suscitaron los fenómenos naturales capaces de modificar la superficie de la

Tierra. Sin embargo, la Geología como ciencia no nace hasta finales del siglo XVIII con el

desarrollo de la utilización de la hulla y del mineral de hierro. Diversos trabajos como la obra

del francés Buffon Épocas de la naturaleza, publicada en 1778 y que es una primera

cronología de la Tierra, o la Teoría de la Tierra, obra sobre el origen de las rocas publicada

por el británico James Hutton en 1795, suponen el arranque de la Geología científica. En la

primera mitad del siglo XIX se fundan las primeras sociedades geológicas, primero en

Inglaterra (1807) y posteriormente en Francia (1830), se publican los primeros mapas

geológicos (el de Inglaterra en 1815) y se establecen las bases de la paleontología. Hacia

mediados del siglo XIX, la Geología se estableció sobre bases sólidas: se codificó el uso de

sus términos y se emprendió la realización de mapas detallados de numerosas regiones. En

1878, el geólogo suizo Albert Heim propone la teoría de los mantos de corrimiento

estableciendo que incluso las rocas duras pueden comportarse como materiales plásticos,

explicando así su plegamiento. En 1897, el geólogo austríaco Edward Suess explica las

transgresiones y regresiones marinas por el eustatismo o por la variación general del nivel de

los océanos.

En 1912, el geofísico alemán Alfred Wegener (1880-1930) formula su teoría de la

deriva de los continentes que en 1915 publicará en su obra El origen de los continentes y los

océanos, y en 1920 los físicos británicos Sir William Henry Bragg (1862-1942) y su hijo Sir

William Lawrence (1890-1971), que fue premio Nobel compartido en 1915, utilizan los rayos

X para el estudio de los minerales.

Así, la primera mitad del siglo XX se caracteriza por la introducción de métodos

físicos en el estudio de la Geología: se utiliza la radioactividad para la determinación de la

edad de las rocas y se acude a los métodos geofísicos en el estudio de la corteza.

La Petrología, que estudia las rocas, la Mineralogía que tiene por objeto el estudio de

los minerales y la Paleontología que se ocupa del estudio de los fósiles son ramas de la

Geología que han alcanzado el rango de ciencias independientes. Otras ramas de la Geología

son la Geología Histórica que estudia la reconstrucción del estado del Globo en las diferentes

épocas geológicas, la Estratigrafía, la Geología Aplicada que contiene la Geología Minera, la

Geohidrología y la Geología aplicada a la construcción. Finalmente, la Geología Dinámica

estudia los fenómenos que modifican la corteza terrestre y la Geología Tectónica o Geología

Estructural que estudia las estructuras, las deformaciones y los movimientos de la corteza

terrestre debidos a fuerzas internas. Es en este campo donde se producen los mayores puntos

de contacto entre la Geofísica y la Geología.


22

La teoría de Wegener no fue aceptada por falta de evidencias experimentales y por

causa de la existencia de serias lagunas en su formulación original. Y no fue hasta la década

de los 60 cuando los estudios sobre los fondos oceánicos y los datos obtenidos en las

expediciones oceanográficas pusieron de manifiesto la existencia de las cordilleras centro-

oceánicas, permitieron conocer la edad de los fondos oceánicos y la existencia de simetrías en

la imanación remanente de las rocas a ambos lados de las cordilleras oceánicas.

Este cúmulo de datos observacionales permitieron aceptar la reformulación de la teoría

de la expansión del suelo oceánico y de la tectónica de placas propuesta por H. H. Hess en

1960 que supuso una modificación global de las concepciones geotectónicas o de dinámica

interna de la Tierra y proporcionó el marco idóneo para la interpretación de los fenómenos

geológicos de origen interno como los volcánicos, sísmicos y orogénicos.

La Geología había sido capaz de reconstruir los acontecimientos que se hallan tras la

actual apariencia de muchos paisajes de la Tierra y de explicar muchas facetas observadas

tales como montañas plegadas, fracturas y fallas en la corteza, grandes depósitos marinos

sobre la superficie de los continentes pero, sin embargo, tenía menos éxito cuando trataba de

enunciar los procesos fundamentales capaces de explicar la formación de los continentes y de

las cuencas oceánicas, los que inician los principales períodos de las montañas.

La Tectonofísica trajo la respuesta a estas cuestiones y la teoría de la Tectónica de

Placas ha sido el marco principal en que la Geología y la Geofísica han compartido, de forma

fructífera, información y técnicas, teorías y métodos.

2.4.4.- La Geodesia

La Geodesia es la ciencia que estudia la forma y las dimensiones de la Tierra

valiéndose de los métodos de triangulación y nivelación, de la Astronomía Geodésica, la

Gravimetría, la Geodesia Física y más recientemente de la Geodesia Espacial.

La preocupación geodesta es muy anterior a la Geofísica y aporta valiosas

observaciones del campo gravitatorio terrestre y teorías sobre la forma de la Tierra.

Aunque puede ser considerada como una ciencia propia está estrechamente relacionada

con la Geofísica de la que puede ser considerada precursora y de la que algunos autores

consideran que forma parte. Sobre esta cuestión existe diversidad de opiniones, no obstante se

suele vincular a la Geofísica las disciplinas de la Geodesia Física y la Gravimetría.

A través de la Gravimetría se pueden obtener expresiones del campo gravífico global,

que se emplean para determinar el geoide, acometer problemáticas que afectan a grandes

regiones de la superficie terrestre, determinación de la órbita de satélites artificiales, reducción

de datos gravimétricos de campo, modelización geofísica y geodinámica.

Las Ciencias de la Tierra y las afines a la Geofísica como la Geología, la Geografía, la

Geodesia y la Astronomía incorporan técnicas y métodos que conllevan de forma implícita o

explícita la observación y la formalización matemática de sus resultados, por lo que las

diferencias metodológicas que se aducen frecuentemente para diferenciarlas son más


23

cuantitativas que cualitativas. Prefiero hablar de la relación entre estas ciencias en términos de

zonas o áreas de trabajo e investigación compartidas en las que se produce una simbiosis entre

ellas.

Así la Geología, la Geografía, la Geodesia y la Geofísica comparten el estudio de la

superficie de la Tierra estableciéndose una importante relación con la Geomorfología, la

Geomorfogénesis y la Cartografía.

La Astronomía y la Geodesia comparten con la Geofísica el estudio de la Tierra como

planeta del sistema solar.

La Geología y la Geofísica colaboran conjuntamente en el estudio de la estructura

cortical y de los fenómenos tectónicos.

Asimismo en muchos aspectos de la Prospección Geofísica y de la Geología Aplicada

contribuyen y refuerzan estudios y proyectos de Arquitectura, Ingeniería Civil, Arqueología y

Patrimonio.

3.- LA GEOFÍSICA NO CARTOGRÁFICA: LA INGENIERÍA GEOFÍSICA

3.1.- El concepto de geofísica no cartográfica: la Ingeniería Geofísica

He ido describiendo la relación existente entre la Geofísica y el ámbito de otras

ciencias que es cada vez mayor, más fluida e ineludible. Considero importante clarificar esta

relación dado que se produce en dos sentidos:

En primer lugar los procedimientos geofísicos al servicio de otras ciencias,

como pueden ser la Ingeniería Civil, Agronomía, Geología, Hidrogeología,

Arqueología, Arquitectura, Arqueología, entre otras.

En segundo, un número considerable de disciplinas pueden estar al servicio de

la Geofísica, entre ellas la Física, las Matemáticas, Geología, Ingeniería Civil,

Telecomunicación y la misma Geodesia.

Dos procesos contrapuestos son característicos en el mundo científico-técnico actual:

la diferenciación y la síntesis. Por una parte, continuamente se produce una diversificación y

especialización de incipientes disciplinas. Por otra, existe una clara tendencia a establecer

vínculos nuevos entre las diferentes, y aparentemente lejanas, ramas técnicas. Esta situación se

ha producido en los métodos geofísicos que se emplean para el estudio de espacio geológico y

geográfico. En este momento en la Geofísica Aplicada se diferencian las siguientes ramas:

Geofísica Regional.

Prospección Geofísica.

Geofísica Aplicada.

Diagrafías Geofísicas en sondeos.


24

Petrofísica.

A cada una de ellas se le puede considerar como disciplina por sí misma. Al mismo

tiempo estas diferentes divisiones mantienen nexos con diversas ciencias físicas, cartográficas

y geológicas, y además observan el mismo aparato matemático para resolver el problema

directo e inverso, y una serie de principios, que vienen determinados por la adquisición de

datos de campo y las características técnicas de los equipos de medición.

Durante décadas, los métodos geofísicos de prospección se han desarrollado bajo la

exigencia de incrementar la efectividad en la localización y cartografía de minerales útiles y

energéticos, principalmente petróleo y gas. De acuerdo con este planteamiento las

metodologías, instrumentación y sistemas de interpretación se han ido perfeccionando en la

línea de aumentar la capacidad resolutiva de los métodos para profundidades cada vez

mayores. La mayor parte de las investigaciones se han dirigido al estudio de formaciones

geométricas finitas y a estructuras disyuntivas en profundidades de varios kilómetros.

También sistemáticamente se está ampliando la profundidad de prospección para yacimientos

metálicos, alcanzando cientos e incluso miles de metros.

La parte de la Geofísica Aplicada que trata a la parte más superficial de la corteza, en

la que se desarrollan actividades de Ingeniería Civil y de la Geología, fundamentalmente, y

antrópicas de diversas índoles, se le conoce como Ingeniería Geofísica (en la terminología

anglosajona se le conoce como “Near-Surface Geophysics”).

La profundidad o potencia de esta zona en cuestión alcanza, generalmente, unas pocas

decenas de metros, rara vez los primeros cientos de metros y como caso excepcional se

aproxima a los mil metros. No sería correcto suponer que debido a la escasa profundidad

requerida, esta zona somera del espacio geológico sea más fácil de estudiar que las

formaciones litológicas profundas. Por ejemplo, después de la construcción de una obra o

edificación, la influencia de formaciones delgadas frágiles o plásticas puede ser resultativa en

su estabilidad. El estudio de estas litologías requiere un estudio exhaustivo.

Además, cabe añadir que la parte más superficial del espacio geológico es muy

heterogénea en su composición y estado. Se encuentra condicionada por numerosos factores

externos e internos, y continuamente van variando sin orden predeterminado en el espacio y

en el tiempo. Esta variación en su composición y estado exige un especial planteamiento a la

hora de escoger los métodos geofísicos con los que se van a llevar a cabo las observaciones,

su integración con otros métodos y el análisis de los datos. Gran importancia adquiere el

estudio de estas variaciones en el tiempo, lo que permite determinar el régimen de variación

de las influencias fisico-geológicas y de los procesos con el paso del tiempo, lo que a grandes

profundidades se estudia en casos puntuales. Así pues el modelo físico-geológico que se

plantea para la parte más superficial del subsuelo se diferencia significativamente de aquellos

característicos para capas profundas.

Los objetivos de la Ingeniería Geofísica van más allá del marco de la Ingeniería Civil y

de la Geología. Actualmente se le considera una ciencia que trata sobre el estudio y análisis

del medio geológico, donde se han desarrollado o se desarrollan actividades antrópicas de

diversa índole.

La Ingeniería Geofísica está vinculada estrechamente con las siguientes disciplinas:


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A. De ciclo geofísico: Geofísica Regional; Prospección Geofísica; Diagrafías Geofísicas

en sondeos; Petrofísica.

B. De ciclo geológico: Hidrogeología; Geocriología; Ingeniería Geológica; Minería.

Las disciplinas del ciclo geofísico son la fuente de donde la Ingeniería Geofísica ha

tomado los métodos, equipos, teoría sobre inversión y problema directo, análisis de la

distribución de las propiedades físicas y campos físicos en el medio geológico.

El nexo o influencia más importante ha sido la Prospección Geofísica, de la cual ha

heredado el importante arsenal de métodos, que hasta hace poco tiempo se le ha considerado

parte de ella. Los métodos y la adquisición de datos han experimentado una reconversión

profunda en relación tanto con los sistemas de observación en el espacio y tiempo, como con

el procesado de datos, estando incluidos los aparatos físico y matemático.

La Ingeniería Geofísica comenzó como una disciplina con cierto carácter

independiente de investigación y aplicada, enriqueciéndose de los apartados del ciclo

geofísico a través de sus metodologías empleadas para abordar el estudio del espacio

litosférico, completar el catálogo de propiedades físicas y del estado de las litologías y de las

aguas subterráneas en la zona superficial del espacio geológico. Y además crear nuevas vías

de integración de métodos geofísicos, geológicos y geotécnicos.

La importancia de las disciplinas del ciclo geológico estriba en el planteamiento de los

objetivos que se pueden acometer mediante Ingeniería Geofísica. Estas disciplinas orientan los

objetivos según un determinado punto de vista, como resultado de los procesos de proyecto,

ejecución y explotación de Ingeniería en superficie o subsuelo, y así mismo los debidos a

diferentes acciones antrópicas en el medio geológico. Cabe reseñar que parte de estos

objetivos puede resolverlos por sí misma la Ingeniería Geofísica, es decir, sin la intervención

de las disciplinas geológicas. En trabajos conjuntos los geólogos facilitan a los geofísicos e

ingenieros, información inicial sobre las posibles dimensiones de las formaciones geológicas,

materiales, buzamiento, sus propiedades, estado, entre otras, que ayudan y mejoran la

precisión en la interpretación de los resultados geofísicos.

3.2. Aplicaciones de la Ingeniería Geofísica

Como hemos visto anteriormente, la Ingeniería Geofísica estudia la parte más superficial

de la litosfera donde se han desarrollado o se desarrollan actividades antrópicas. Por

consiguiente consiste en determinar las peculiaridades de las formaciones geológicas,

materiales y sus propiedades, y también las propiedades y estado del medio geológico y aguas

subterráneas cuando están presentes heterogeneidades. Al mismo tiempo estudia los diversos

campos físicos, que caracterizan el área investigada, y analiza las variaciones a corto y largo

plazo del medio geológico, en el cual pueden actuar factores naturales o antrópicos.

Destacan cuatro líneas de aplicación de los métodos de Ingeniería Geofísica:

i. Estudio del emplazamiento de una construcción/intervención en fase de

proyecto.


26

ii. Control en la fase de ejecución.

iii. Control en la fase de explotación.

iv. Análisis de la influencia del impacto antrópico en el medio geológico

y/o edificación.

En cada una de estas líneas se encuentra un considerable número de posibles campos

de aplicación diferentes. Algunas de ellas para cada línea pueden ser:

i. Aplicación de los métodos geofísicos durante la fase de proyecto, con las siguientes

finalidades:

Elaboración del modelo estructural del emplazamiento de la futura actuación.

Estudio de las propiedades hidrofísicas y fisico-mecánicas de las litologías.

Investigaciones hidrogeológicas.

Estudio de la influencia y de los procesos físico-geológicos (karst, deslizamientos).

Prospección de materiales canterables.

Investigaciones arqueológicas.

Análisis de patología en edificación y conjuntos arquitectónicos.

ii. Aplicación de los métodos geofísicos en el proceso de ejecución, cuyos fines son:

Ajuste del modelo físico-geológico (MFG) de la zona de actuación.

Investigaciones en el proceso de excavación en minas.

Observación de las influencias y procesos ingeniero-geológicos.

Control de calidad de la mejora del terreno.

Control de las variaciones de las propiedades de los materiales de construcción.

Investigaciones en el proceso de excavaciones arqueológicas.

iii. Aplicación de los métodos geofísicos en el control en la fase de explotación en los

siguientes casos:

Control del estado de cimentaciones.

Observaciones en construcciones hidráulicas.

Seguimiento en vías de comunicación (líneas férreas, autovías, carreteras, túneles,...).

Control del estado de sistemas de conducciones/canalizaciones subterráneas.


27

Control de efectividad en los trabajos de explotación minera.

Control de elementos arquitectónicos restaurados.

iv. Aplicación de los métodos geofísicos en la evaluación del impacto antrópico, cuyos

objetivos principales son:

Clasificación/catálogo del territorio en función de la respuesta de las litologías y

materiales constructivos a los diferentes tipos de contaminación y patología.

Localización de focos de polución y patología, y determinación de su área de

expansión.

Obtención de valores, magnitudes o índices, que a través de ellos se pueda cuantificar

el grado de contaminación en el medio geológico y afección en edificación.

Evaluación de la tendencia del proceso de contaminación/patología en el tiempo.

Modelización del impacto de acciones antrópicas en un ecosistema determinado.

4.- LA IMPORTANCIA DE LA GEOFÍSICA EN EL ESTUDIO DEL PATRIMONIO

HISTÓRICO-ARTÍSTICO: EL GEORRADAR

4.1.- Introducción a la técnica no invasiva de alta resolución de georradar

Como hemos visto, el estudio de las estructuras internas profundas de la Tierra se

viene realizando con éxito históricamente mediante el empleo de técnicas geofísicas. Esto es

debido a que, generalmente, a las profundidades que se encuentran, así como sus dimensiones,

superan la resolución vertical de los métodos geofísicos empleados.

Sin embargo cuando se trata de investigaciones de las zonas superficiales del subsuelo,

de estructuras u objetos de pequeñas dimensiones donde tienen lugar actividades y/o acciones

antrópicas, la exigencia de incrementar la resolución vertical de los métodos de prospección

adquiere una mayor transcendencia.

Esta empresa en ocasiones no resulta del todo sencilla, incluso se ve agravada por las

heterogeneidades y los fenómenos de atenuación propios de estos medios, especialmente en el

estudio del primer o primeros metros. Un método de prospección geofísica no destructivo que

permite realizar este tipo de estudios de alta resolución es el georradar. Su resolución supera

notablemente a la de cualquier método geofísico clásico, como los geoeléctricos, sísmicos,

magnéticos y gravimétricos.

La capacidad de penetración del georradar depende, esencialmente, de las

características electromagnéticas del medio material y de su frecuencia de emisión al medio

material. Esta capacidad comprende profundidades desde decenas de metros

(aproximadamente unos 50 m) hasta escasos centímetros.


28

Además de poder registrar reflexiones en un medio material, la forma de las señales

puede verse modificada o distorsionada en función de las variaciones de las características del

medio penetrado, tales como la composición, distribución y relación volumétrica de cada uno

de sus componentes; interacciones entre las diferentes fases presentes; intervalo de

frecuencias empleadas en la emisión de ondas electromagnéticas; composición del fluido

intersticial; condiciones térmicas y de presión.

La metodología de adquisición de datos en campo con georradar es sencilla y

relativamente muy rápida. Estas mediciones se realizan desplazando las antenas del georradar

en dispositivos/vehículos o manualmente. El actual modus operandi del georradar puede

originar: secciones verticales continuas (llamadas registros radar o radargramas) del subsuelo,

similares en apariencia e interpretación a una sección sísmica, si se trata de georradar (GPR,

Ground Penetrating Radar). Esta serie de circunstancias permite emplear el georradar como

técnica no destructiva en estudios de propiedades físicas, estado interno del subsuelo o de

materiales y en análisis de patología constructiva (por ejemplo humedades en muros).

Históricamente la técnica de georradar se ha ido desarrollando y empleando durante estos

últimos treinta años en investigaciones superficiales de alta resolución del subsuelo o de

ciertos medios, fundamentalmente, en Ingeniería, Minería, Glaciología y, en los últimos

tiempos, en estudios del Patrimonio Histórico-Artístico.

Así pues, el georradar se ha ido aplicando en Glaciología (estudios de espesores de

hielo, cartografiado del sustrato subglaciar, estructura interna, propiedades del hielo,...); en

Ingeniería Civil (en la búsqueda de la roca base en terreno edificable, a la detección de

armaduras en muros de hormigón, a la localización o cartografiado de tuberías, a la de fugas

de agua, etc); en estudios geotécnicos y de control de calidad (como el control de calidad de

diferentes tratamientos realizados en el terreno, el estudio del estado de túneles y firmes, así

como la obtención del cubicaje de material necesario para su reparación, el análisis de un

terreno buscando bolsas de arcillas, gravas u oquedades,...); en estudios ambientales (cubicaje

de vertederos, localización de antiguos vertederos clausurados, etc.); en investigaciones

mineras (estado de las galerías de las minas, cubicaje de materiales en canteras, estratigrafía

en canteras,...); y en Patrimonio Histórico-Artístico (prospección arqueológica, para

determinar lesiones en monumentos complementando estudios patológicos, como control de

calidad en restauraciones, en determinación de niveles culturales,...).

Estas peculiaridades inherentes al georradar (la celeridad, la alta resolución, la

direccionalidad, el rango de profundidades de penetración, el carácter no destructivo y la

sencillez de los procedimientos de campo) lo convierten en una técnica idónea para estudios

en el ámbito del Patrimonio Histórico-Artístico donde se ha de actuar en todo momento de

forma respetuosa con el conjunto arquitectónico y sus elementos constructivos.

4.1.1.- Principios teóricos

El radar es un sistema de detección que se empieza a utilizar durante la Segunda

Guerra Mundial para la localización de aviones o barcos. Su funcionamiento básico consiste,

en todos los casos, en la emisión de señales a determinadas frecuencias para detectar las

reflexiones que se producen en los objetos de interés. Un análisis posterior de las señales

recibidas (que incluye el tratamiento de los datos mediante diversos tipos de filtrado), permite

distinguir la señal de interés del ruido que puede generarse durante la propagación de la

energía.


29

Jt

DH

Mt

BE

B

D f

0

El georradar es un radar diseñado para que el medio por el que se propaga la energía

sea el subsuelo o cualquier otro medio material. La prospección con georradar se basa en la

emisión de una onda electromagnética que se propagará por un medio heterogéneo. La

incidencia de esta energía en las heterogeneidades del medio provocará fenómenos de

reflexión, refracción y de difracción, que podrán ser detectados por una antena receptora que

captará la energía electromagnética tras su propagación por el medio material, que a menudo

suele ser el subsuelo terrestre. De este modo, con este método de prospección lo que se

detectará serán cambios en las propiedades electromagnéticas de los materiales del subsuelo,

ya que serán los parámetros que definen estas propiedades los que, juntamente con las

características de la onda emitida, determinarán la propagación de la energía por el medio.

El objetivo básico de este método de prospección es la determinación de estructuras

superficiales y la detección de objetos enterrados, siendo su principal característica el ser un

método de alta resolución no destructivo.

El método es similar a la sísmica de reflexión de pequeño ángulo, y los fenómenos

asociados con la propagación de la energía son básicamente los mismos, diferenciándose en el

rango de frecuencias de las ondas utilizadas (el georradar emplea ondas de frecuencias mucho

mayores que las utilizadas en sísmica; mientras que con el primer método se trabaja dentro de

un rango que se sitúa en el orden de entre los 10 MHz y los 1000 MHz, con el segundo, el

rango de trabajo queda situado aproximadamente entre los 10 Hz y los 1000 Hz), así como en

la naturaleza de la emisión, que en el caso de interés es electromagnética. De esta forma, a

diferencia de la prospección sísmica, en la cual son las propiedades mecánicas de los

materiales las que rigen la propagación de las ondas, con el georradar, las propiedades del

medio determinantes serán las electromagnéticas, es decir, la permitividad dieléctrica, la

conductividad y la permeabilidad magnética. Produciéndose las reflexiones en los contrastes

entre estas propiedades (discontinuidades). Por otro lado, las frecuencias que se utilizan en

este método, mucho mayores que las empleadas en sísmica, permiten una resolución elevada

en estudios superficiales de un medio.

De este modo, la base de este método de prospección es la teoría de campos

electromagnéticos, cuyas ecuaciones básicas fueron formuladas por Maxwell en 1867,

relacionando los campos eléctrico y magnético con sus fuentes. Estas relaciones se completan

con las denominadas ecuaciones de continuidad, que especifican el comportamiento de estos

campos en las zonas en las que existen distribuciones superficiales de carga, es decir, ahí

donde tenemos discontinuidades en el medio.

Estas ecuaciones para el campo eléctrico y magnético, se formulan como:


30

Donde E es el la intensidad del campo eléctrico (medido en voltios/metro),

B es la

inducción magnética (medida en Webers/m2),

M es la imanación (en Amperios/metro),

H es

la intensidad del campo magnético (Amperios/metro), D es el vector de desplazamiento

eléctrico (medido en Colombios/m2), f es la densidad de carga libre (Colombios/m

3) y

J

(Amperios/m2) es la densidad de corriente debida al movimiento de cargas en la materia, y

comprende tanto la densidad de corriente de cargas libres como la densidad de corriente de

polarización y la densidad de corriente equivalente en materia imanada.

Las denominadas ecuaciones constitutivas relacionan la intensidad del campo eléctrico

y magnético con el desplazamiento eléctrico y la inducción magnética, respectivamente. Para

medios homogéneos e isótropos, las ecuaciones constitutivas tienen una expresión sencilla,

relacionando estas magnitudes por medio de la permitividad dieléctrica, la conductividad y la

permeabilidad magnética del material:

En general los medios que se estudiarán son medios anisótropos. En este caso, la

relación que existe entre estas magnitudes se expresa a través de los tensores de la

permitividad, permeabilidad y conductividad:

Donde

Jm es la densidad de corriente debida tanto a polarización como a

magnetización del material a consecuencia de los campos eléctrico y magnético aplicados, y

las expresiones ~ ,

~ y ~ son tres tensores diagonales de dimensión 3x3.

Partiendo de las ecuaciones de Maxwell y de la ecuación de ondas, pueden obtenerse

las relaciones que rigen la propagación de una onda electromagnética en función de las

propiedades del medio por el que se propaga. Con estas relaciones será posible determinar

tanto la velocidad de propagación de la onda, como la longitud de onda en el medio material y

la atenuación que sufre la energía durante la trayectoria.

Conductividad

Las propiedades electromagnéticas de un determinado material quedan descritas por

tres parámetros: la conductividad σ la permitividad dieléctrica (o constante dieléctrica) ε, y la

permeabilidad magnética µ.

mJt

EJ

HB

t

ED

~

~

~

EJ

BH

ED


31

La conductividad de un medio nos proporciona una medida de la respuesta de sus

cargas libres en presencia de un campo eléctrico externo, siendo el factor de proporcionalidad

entre el campo libre aplicado y la densidad volúmica de corriente debido al movimiento de las

cargas libres, es decir, que nos proporciona una medida de la capacidad de un material de

conducir corriente eléctrica. Según la ley de Ohm:

J Ef

donde E es el campo eléctrico externo aplicado,

J f es la densidad volúmica de

corriente debido a las cargas libres y es la conductividad del material que se expresa en

Siemens/metro.

En general, la conductividad eléctrica se presenta como un valor complejo:

' ' 'i

donde '

es la parte real de la conductividad compleja, y determina la amplitud de la

corriente en fase con la intensidad del campo eléctrico externo, y ' '

es la parte imaginaria de

la conductividad compleja, que determina la amplitud de la corriente desfasada respecto al

campo eléctrico externo y considera el retardo en la respuesta de conducción que presenta el

material en presencia de un campo eléctrico variable con el tiempo.

En general podremos distinguir entre materiales conductores, semiconductores y

aislantes. Pertenecen al primer grupo aquellos materiales cuya conductividad es mayor a 105

S/m, mientras que materiales que presentan una conductividad menor a 10-8 S/m se clasifican

como aislantes, siendo los semiconductores aquellos cuya conductividad se encuentra entre

estos dos valores. En muchos medios nos encontraremos con que el contenido de agua en los

poros del material y la composición química de ésta, son los que determinan su conductividad

más que los granos minerales que lo componen.

Permitividad dieléctrica

La permitividad dieléctrica absoluta es una constante de proporcionalidad entre el

campo externo aplicado y el vector desplazamiento eléctrico D :

D E

La permitividad absoluta, ε0 (medida en el S.I. en Faradios/metro), se define como el

producto entre una permitividad relativa del material, que es una constante adimensional y la

permitividad dieléctrica del vacío ( 12

0 10854.8 Faradios/metro):

0 r

La permitividad dieléctrica relativa es una constante que da una medida de la

capacidad de polarización de un material en presencia de un campo eléctrico. Nos proporciona

un valor de la respuesta estática de un material cuando está en presencia de un campo eléctrico

externo. La constante dieléctrica relativa del vacío es 1.


32

La constante de proporcionalidad (adimensional) entre la polarización de un material y

el campo externo es la susceptibilidad, .

D P E E E E Er 0 0 0 0 01( )

La constante dieléctrica relativa se representa en forma compleja como una expresión

en la cual donde la componente real produce una corriente desfasada respecto al campo

eléctrico externo, y la componente imaginaria provoca una corriente en desfase respecto a

dicho campo eléctrico, siendo:

' ' 'i

Permeabilidad magnética

Este parámetro () es el que relaciona la inducción magnética B con la intensidad de

campo magnéticoH . Se mide en Henri/metro y se puede escribir como el producto entre la

permeabilidad magnética del vacío (H/m) y la permeabilidad relativa del material:

Siendo r la permeabilidad relativa del material, que depende a su vez de la

susceptibilidad magnética del mismo, m, que a su vez es la constante de proporcionalidad

entre la imanación de un material y la intensidad de campo magnético externo:

M Hm

La permeabilidad compleja magnética relativa se puede escribir en forma compleja

como:

r mi ' ' ' 1

En la mayor parte de los materiales que nos encontraremos en los estudios con

georradar (excepto en aquellos que contengan materiales ferromagnéticos) se cumple que la

permeabilidad magnética es próxima a 1, y no depende de la frecuencia del campo magnético.

La relación entre la permeabilidad magnética en el vacío y la permitividad dieléctrica

en el vacío se expresa como:

m/s

Siendo c la velocidad de propagación de una onda electromagnética en el vacío.

8

00

10998..21

c

7

0 104

HHHB mr

)1(00


33

Parámetros efectivos

Los campos observados se determinan por una serie de parámetros efectivos, que

definiremos como permitividad dieléctrica efectiva real e y la conductividad eléctrica

efectiva real e :

dieléctrica compleja efectiva e la Así pues, la permitividad

podemos expresar como:

e e

ej

w

Velocidad de propagación de una onda electromagnética

Considerando el caso de una onda plana que se propaga en la dirección r , se obtiene

la siguiente ecuación, habiendo supuesto una variación del campo armónica respecto al

tiempo, es decir, dependiente de eit

:

E r E e

H r H e

i t r

i t r

( )

( )

( )

( )

0

0

El término es el denominado constante de propagación o número de onda complejo,

que puede expresarse en función de los parámetros electromagnéticos característicos de cada

medio:

i i

cir r r r r r0 0

2)

Donde c es la velocidad de una onda electromagnética en el vacío, es decir, una

constante, es la longitud de la misma onda también en el vacío, 0 la constante dieléctrica

del vacío, r la constante dieléctrica relativa del medio, 0 la permeabilidad magnética del

vacío y r la permeabilidad magnética del medio.

Suponiendo las componentes real e imaginaria de la constante de propagación:

i

Las expresiones del factor de atenuación de la onda , y de la constante de fase ,,

pueden escribirse como:

w

w

e

e


34

c

c

r r

r r

Im

Re

0 0

0 0

El segundo parámetro , permitirá determinar la velocidad de la onda en el medio

material en el cual se está propagando, ya que:

v

Donde v es la velocidad de fase de la onda electromagnética. De esta forma, la

expresión que se obtiene para la velocidad de propagación de la onda es la siguiente:

v

cr r

Re

1

21 1

2

En medios no magnéticos, que es el caso que tendremos para la mayoría de medio con

los cuales nos encontraremos en los estudios con georradar, la expresión se simplifica ya que:

r 1

De forma que la expresión que comúnmente se podrá utilizar es:

vc

r

Re

Las medidas que se realizarán con georradar nos darán un parámetro denominado

constante dieléctrica efectiva del material, y que consiste en un promediado de las partes

reales de las diferentes permitividades dieléctricas de una capa.

Longitud de onda

La longitud de onda del pulso en un medio dado, m, dependerá tanto de la velocidad

de fase (e indirectamente de la constante dieléctrica efectiva del mismo) y de la frecuencia de

la onda emitida. Como en la expresión aparecerán parámetros de la propagación en el vacío,

podremos relacionarla con la longitud de onda en el vacío:

m

r r r r

vc

2 2 2

Re Re

Donde es la longitud de la onda en el vacío.

En medios no magnéticos, la expresión se simplifica, quedando:


35

m

r

Re

La longitud de onda determinará la resolución vertical del georradar, que dependerá

tanto de ésta como de la frecuencia utilizada y de la constante dieléctrica efectiva del material.

Coeficientes complejos de refracción y transmisión

Los coeficientes complejos de refracción y transmisión en el contacto de dos medios

no conductores en el supuesto de que ocurra una incidencia normal, como se puede aproximar

en la mayoría de los casos cuando se aplica georradar, tienen las siguientes expresiones:

R1 2

2 1

1 2

T1 2

1

1 2

2

Atenuación

La componente real del factor de atenuación caracteriza el grado de disminución de la

amplitud de la onda conforme se aumenta la distancia al punto en el cual se ha generado. A

este parámetro se le denomina factor de atenuación, siendo sus unidades Np/m:

c

r rIm

Puede observarse que la atenuación dependerá de la componente imaginaria de la

permitividad dieléctrica relativa del medio y de su permeabilidad magnética relativa.

El grado de atenuación de una onda electromagnética se define como el cociente entre

las amplitudes de las oscilaciones de la onda en dos puntos separados una distancia r. Si

tomamos la ecuación de propagación de ondas, esta relación queda como:

E

E re r0

( )

Si se toman logaritmos de esta expresión, podremos medir el grado de atenuación en

nepers (en el caso de considerar logaritmos neperianos):

LE

E rr

ln

( )

0

Siendo la atenuación específica el grado de atenuación de una onda por unidad de

longitud:


36

1

8 68654 6

r

L r r..

Im

Este parámetro permite obtener el grado de decaimiento de la amplitud de la onda

conforme ésta se propaga por el medio material.

Profundidad de penetración

El concepto de profundidad de penetración está ligado al de atenuación de la señal

durante su propagación. El factor de atenuación es tal que la onda se reducirá en amplitud por

un factor e en una distancia d que se denomina distancia de atenuación o profundidad de

penetración:

d 1

Esta profundidad de penetración depende de es decir, que lo hace tanto de la

conductividad del medio como de su constante dieléctrica, decreciendo si aumenta la

conductividad, la permeabilidad relativa del material o bien la frecuencia de la onda emitida.

Esto indica que medios muy conductores serán fuertemente atenuantes, y en ellos la onda sólo

podrá penetrar en una película extraordinariamente delgada, pudiendo ser considerados como

opacos o totalmente reflectores de la energía electromagnética. También se puede observar

que para sistemas que emitan en frecuencias elevadas, la penetración en el medio será menor

que si lo hacen a frecuencias más bajas.

4.1.2.- Instrumentación

Los equipos de georradar se componen, generalmente, de una unidad central (sistema

de registro) y de antenas monoestáticas o biestáticas de diversas frecuencias, generalmente de

1.5 GHz, 900 MHz, 500 MHz, 400 MHz, 200 MHz y 100 MHz.

Unidad central y accesorios

En los equipos de georradar, la unidad central es donde se realiza toda la coordinación

y control de las antenas y de los demás componentes y accesorios del equipo y de la señal

emitida, donde se realiza el tratamiento de la señal recibida y donde se efectúa su

almacenamiento en algún tipo de soporte (magnético). Esta unidad lleva implementado un

programa informático que realiza el procesado básico de la señal y en algunas ocasiones puede

incorporar diversas utilidades que permiten actuar sobre la señal emitida y sobre los registros

que se adquieren. En estos casos se pueden realizar diferentes filtrados sobre los registros que

se van adquiriendo o bien se puede modificar la ganancia, obteniendo una amplificación de la

señal, dependiendo del tiempo de propagación, es decir, que puede ser mayor para reflexiones

registradas a profundidades mayores. También se puede seleccionar la visualización del

registro en campo, pudiendo optar por un registro de trazas de amplitud o bien por una serie

de escalas de colores o de tonos grises, cada uno de los cuales engloba un intervalo de

amplitud de la onda registrada. En los casos de radares más sencillos únicamente se podrá

visualizar la señal, sin ningún tipo de tratamiento para mejorar la calidad de imagen.


37

En general podemos decir que la unidad central de georradar es la unidad de control de

los pulsos, de cálculo y de almacenamiento de datos, pudiendo tratarse de un ordenador

personal.

Con la unidad central se suele incluir un monitor o una pantalla (en algunas ocasiones

el radar va conectado a un ordenador personal portátil) en la que se visualiza el registro

obtenido en cada momento, pudiendo obtener de una forma rápida aunque aproximada

resultados del estudio en campo. Esta pantalla suele disponer de un teclado de comandos que

hace efectivo el tratamiento de la señal que se pueda desear durante la adquisición de datos, en

el caso de aquellos equipos que permitan realizar estas operaciones.

Figura 1. Ejemplo de equipo de georradar: (1) unidad central sistema SIR3000; (2) antena

400 MHz; (3) antena 900 MHz; (4) antena 1,5 GHz.

Antenas

Las antenas son una parte fundamental del equipo ya que son la parte encargada tanto

de emitir el pulso electromagnético al medio como de recibir la energía que regresa a la

superficie tras haber sufrido una reflexión.

Las antenas se utilizan para realizar dos funciones básicas en la prospección con

georradar. Por un lado deben radiar la energía que se les suministra en forma de potencia con

la direccionalidad y las características adecuadas a la aplicación pensada. Cuando utilizamos

las antenas en estudios de prospección es interesante que la mayor parte de la energía radiada

lo haga en una única dirección. De este modo podremos alcanzar a estudiar objetos más

profundos porque tendremos una mayor densidad de energía que penetrará en el medio que

será nuestro objeto de estudio y por otro lado se evitarán reflexiones en objetos que queden

situados en el resto del espacio, con lo cual eliminaremos parte del ruido que se le introduce

en el registro, haciendo más clara la interpretación de los datos. Por otro lado deben recibir la

energía que se refleja en las discontinuidades electromagnéticas del medio y regresa hacia la

superficie sobre la que se coloca la antena.

(1)

(1)

(2)

(3) (4)


38

Las antenas se caracterizan por su frecuencia o bien por su longitud de onda. La

relación entre estos dos parámetros es por medio otro parámetro: la velocidad de los pulsos

electromagnéticos en el medio donde se produce la propagación.

Las antenas que se utilizan en prospección quedan determinadas totalmente por la

frecuencia del pulso que emiten al radiar, ya que la longitud de onda de la energía radiada

dependerá de las características del medio por el que se propague. De esta forma, podremos

definir una antena dando únicamente la frecuencia central a la que está emitiendo y, por otro

lado, la anchura de banda de frecuencias en las que emite.

Las antenas se dividirán dependiendo de las frecuencias de emisión. Y cada tipo de

antena se escogerá debidamente de acuerdo con las necesidades de su utilización.

Las antenas utilizadas normalmente en un georradar suelen consistir en espiras de

media onda que funcionan como dipolos. La longitud de estas espiras determina la frecuencia

central de la emisión, ya que la onda emitida, en el vacío, tiene una longitud doble a la de la

espira.

4.2.- Desarrollo histórico del georradar

En prospección eléctrica los métodos de campos continuos, de baja frecuencia y

alternos no estacionarios (10-2 - 104 Hz) se han ido utilizando con éxito durante décadas.

También se han aplicado los diversos métodos basados en campos alternos de alta frecuencia

(105 - 107 Hz), conocidos como métodos de ondas de radio (prospecciones

electromagnéticas) o simplemente métodos electromagnéticos.

Las primeras investigaciones mediante el empleo de ondas electromagnéticas fueron

llevadas a cabo en 1910 - 1911 con fines geológicos y mineros en Alemania por Levi y

Leimbach. Levi y Leimbach determinaron la posibilidad de penetración en un tipo

determinado de formaciones litológicas (sal gema, yesos, arenas secas) mediante ondas de

radio y, por otra parte, su limitación de penetrar en ciertas litologías, como por ejemplo las

arcillas. En 1912 estos dos científicos alemanes propusieron un método de interferencia para

la búsqueda de formaciones metálicas y de agua subterránea. Esquemáticamente consistía en

ir cambiando la frecuencia del generador en determinadas distancias entre las antenas

receptora y emisora, situadas sobre la superficie del terreno. El fin perseguido era registrar con

el dispositivo receptor máximos y mínimos de las señales, originados por la interferencia entre

la onda directa y la reflejada en una capa del subsuelo. A partir de entonces comenzaron a

desarrollarse numerosas variantes del método de interferencia.

De acuerdo con las mencionadas referencias y, además, parece que las primeras

investigaciones con ondas electromagnéticas realizadas en la antigua Unión Soviética datan de

1923 - 1928, bajo la dirección de Petrovsky, del Instituto de Geofísica Aplicada de Moscú,

que realizó en zonas de sal una serie de experimentos de penetración de ondas de radio, con la

finalidad de determinar las zonas de sombra correspondientes a conductividades altas y bajas.

El emisor, con una frecuencia fija, se podía desplazar por un sondeo o por galerías de minas.

También desarrolló otros métodos, que estaban condicionados por los avances en la

radiotécnica de aquellos años, derivados del método propuesto por Levi, y se basaban en fijar

la influencia del medio en la zona inmediata a la antena, en su capacidad y sus propiedades de


39

direccionalidad. Concretamente propuso determinar los cambios de corriente en la antena

emisora en el momento de llegada de la onda reflejada, y en 1940 llevó a cabo las primeras

experiencias de penetración con ondas de radio en permafrost en la región de Igark (Rusia),

dejando patente la necesidad de continuar con esta línea de investigación.

Desde principios de la década de los cincuenta, Wait realizó importantes

investigaciones en el ámbito de los métodos electromagnéticos, y teóricamente argumentó

diferentes casos de propagación de ondas electromagnéticas en medios estratificados.

Paralelamente, a mediados de los años cincuenta, Tarjov y sus colaboradores

desarrollaron un método basado en la dependencia entre la intensidad del campo

electromagnético debido a estaciones de radiodifusión lejanas y la estructura geológica de una

zona concreta. Sobre el tema de propagación de ondas en medios estratificados, cabe citar

como monografía fundamental la de Brekovskikh, de 1973.

Solamente a partir de los años cincuenta los métodos anteriormente descritos

comenzaron a introducirse en mundo de la Ingeniería con fines de producción o investigación,

principalmente geológica y minera. Esta demora se debió a las dificultades técnicas y a la

necesidad de solucionar cuestiones referentes a compatibilidad electromagnética. Además, en

la mayoría de los casos o problemáticas que son objeto de la Ingeniería, los medios que se

estudian ofrecen unas características de atenuación grandes. Las escalas de ondas decimétricas

y, más aún, las centimétricas resultaron ser ineficientes. Parecía imprescindible cambiar a una

escala de metros y decámetros, lo que hubiera desmejorado la resolución vertical del método.

En consecuencia se requería utilizar radio-impulsos que incluyeran solamente unos cuantos

periodos o incluso uno de oscilaciones de alta frecuencia, lo que se denominó impulsos de un

periodo o mono-impulsos. En 1960 Cook expuso la manera de obtener este tipo de impulsos

de forma efectiva en estudios de Glaciología. Propuso generarlos mediante una antena

emisora en banda ancha por caída de potencial. En este sentido, de forma ilustrativa, cabe

señalar los trabajos realizados durante la década de los sesenta por Cherniak sobre perfiles de

georradar mediante el método de sintonización de antena.

De esta manera se propició el diseño de georradares de impulsos, pudiéndose

considerar, de hecho, el georradar como una técnica análoga al método de prospección sísmica

de reflexión, pero teniendo en cuenta, en este caso, la dependencia de propagación de las

ondas electromagnéticas con los factores y propiedades eléctricas del medio en el que se

transmitan.

Estos georradares de impulsos de corta duración, que en la terminología anglosajona se

denomina Ground Penetrating Radar (GPR), se han comercializado desde principios de los

años setenta, ofreciendo en su comienzo bandas de frecuencias superiores a 15 MHz.

Generalmente se han empleado en estudios muy superficiales (primeras decenas de metros de

profundidad).

A partir de principios de los ochenta, la mayoría de los georradares emiten impulsos

electromagnéticos de corta duración (en el intervalo 1 ns a 10 ns) al subsuelo en el rango de

frecuencias muy altas VHF hasta ultra-altas UHF (normalmente entre 35 MHz hasta 1 GHz),

consiguiéndose mejores resoluciones y registros prácticamente continuos del medio.

Actualmente se puede disponer también de antenas de 2 a 8 GHz. Todo ello ha propiciado que

sus aplicaciones vayan abarcando y acometiendo paulatinamente nuevos campos y temáticas,


40

teniendo como objetivos más importantes: la localización de objetos, formaciones o

substratos, tanto en el subsuelo, como en construcciones; la determinación de sus

coordenadas, geometría y parámetros de movimiento; y también la obtención de información

sobre su estructura, estado interno, propiedades físicas y patologías.

Durante las tres últimas décadas, el método de propagación de ondas de radio ha

irrumpido con vigor en el campo de la prospección geofísica electromagnética de frecuencias

altas como una nueva línea de investigación en Ingeniería y Glaciología. Una particularidad

propia que le distingue de los demás métodos de prospección es su alta capacidad de

resolución vertical, convirtiéndolo en un método muy atrayente y con grandes posibilidades

para estudios de la parte más superficial del subsuelo y de ciertos medios, como

construcciones. Esta particularidad permite aplicarlo a problemáticas o a casos donde se

requieran determinadas precisiones en la vertical, coordenadas y velocidades. Además, el

hecho que las mediciones con este método se pueden realizar en movimiento (transportado),

es decir, en aviones y vehículos terrestres (incluyendo trineos), le han convertido en un

método sumamente operativo y con grandes perspectivas en estudios e investigaciones tanto

de Ingeniería Civil como de Glaciología.

El empleo de la técnica de georradar (incluyendo los equipos que presentan una

resolución baja de unas decenas de metros) ha sido más efectivo en medios que presentan

capas homogéneas. Estos medios poseen una atenuación baja de las ondas y sus espesores

superan la resolución vertical. Claros ejemplos son los casquetes glaciares de la Antártida y

Groenlandia. En 1943 pilotos de Estados Unidos, que sobrevolaban la Antártida, observaban

errores en los indicadores de los radioaltímetros, debidos a que las ondas de radio penetraban

en la capa de hielo y se producían reflexiones en su contacto inferior. En 1957 se realizaron

experimentos para intentar explicar este fenómeno. Se colocaron las antenas de un

radioaltímetro por impulsos directamente sobre la nieve del glaciar, y los indicadores

registraron una “altura” de unos 900 pies. En 1958 Waite fue el primero en registrar

reflexiones de ondas de radio procedentes del sustrato subglaciar, en la estación de Wilkes

(Antártida). A partir de 1963 - 1964 se van introduciendo georradares por impulsos, cuyas

escalas son de decímetros, metros y decámetros, para cartografiar el sustrato subglaciar. Ya en

1963 equipos americanos e ingleses llevaron a cabo investigaciones para sondear diversos

puntos en glaciares de la Antártida y Groenlandia mediante ondas de radio, lo que se le conoce

en la literatura anglosajona y soviética (rusa) como radio eco-sondeo (RES, Radio Echo-

Sounding). Es en esta década de los sesenta, cuando se organizan las primeras expediciones

para efectuar mediciones por RES de espesores de hielo en la Antártida. Entre ellas, por

ejemplo, en 1964 la IX Expedición Soviética a la Antártida, y en 1967 la formada por el

Instituto de Investigación Polar Scott (Inglaterra), en colaboración con la Fundación Nacional

de Ciencias de EE.UU. En 1966 Meyer experimentó las posibilidades de la idea de Cook para

determinar espesores de hielo y nieve con antenas en cono invertido.

En un principio, los radio eco-sondeos (RES) en Glaciología se habían utilizado para

obtener información en cada punto de medición del espesor de hielo, topografía del sustrato

subglaciar y estructuras internas glaciares relativamente grandes. Su resolución vertical, con

frecuencias VHF de 35 - 65 MHz proporcionaba un aspecto general de espesores de hielos y

de su estratificación, pero no una información detallada de las intrusiones internas,

heterogeneidades, huecos o de la zona de transición hielo-basamento. La resolución de RES se


41

ha ido mejorando al incrementar la frecuencia central de los georradares UHF empleados,

tales como 213 MHz, 440, 300 y 140 MHz, 620 MHz, 700 MHz y 840 MHz.

El empleo de RES en glaciares polares, subpolares y templados de montaña, siguiendo

la clasificación de tipos de glaciares propuesta por Baranowski y Eraso-Pulina, se ve

dificultada por la absorción y atenuación de las ondas electromagnéticas, debidas

principalmente a las características del hielo de fondo y a inclusiones de agua y aire. Los

primeros trabajos en esta temática fueron realizados por Smith y Evans en 1972, que

analizaron mediante RES estos fenómenos en hielos con inclusiones de agua.

Es en la década de los setenta cuando se realizan mediciones y se experimenta con

éxito en estos glaciares templados mediante la técnica de georradar RES.

Como respuesta a la necesidad de obtener mejores resoluciones verticales para el

estudio de estructuras internas y del sustrato glaciar y, además, a la problemática planteada por

la absorción y atenuación en estos glaciares, desde principios de los años ochenta se han ido

empleando georradares de impulsos de corta duración GPR, similares o los mismos que se

disponen en Ingeniería.

Estas mejoras introducidas en la instrumentación, tanto en RES como en GPR, han

permitido obtener datos sobre la velocidad de propagación en los glaciares para su posterior

análisis, y de esta manera poder derivar información referente a estructuras internas, sustrato

subglaciar y estados hidrotermales de los glaciares, así como las propiedades físicas y

eléctricas del hielo. Además, se puede deducir la composición del sustrato subglaciar y del

hielo de fondo a partir de variaciones en la amplitud de la señal.

También se han realizado mediciones de hielos con georradares en ríos, lagos y

pantanos. Incluso se ha ampliado el ancho de banda a rangos de las microondas y de las ondas

milimétricas para estudios de nieve y de hielo en ríos.

En el ámbito de la Ingeniería, en 1978 Nilsson, en su tesis doctoral, aprecia un

aumento espectacular de publicaciones sobre el empleo de georradar en los años setenta. Las

primeras publicaciones referentes a aplicaciones de georradar en Ingeniería,

fundamentalmente geológica y minera, aparecen a partir de principios de esta década. Sirvan

como ejemplo algunas de ellas: las investigaciones realizadas en 1973 por Finkelshtein et al.

con un georradar de impulsos con una antena de 65 MHz, con una duración de impulso de 50

ns, instalado en avión para la localización y determinación de las profundidades de acuíferos

en regiones desérticas de Asia Central. En 1974 Cook llevó a la práctica el georradar de

impulsos, realizando pruebas en suelos, Unterberger lo empleó para dimensionar una mina de

sal y Dolphin et al. experimentaron en dolomitas secas. En 1975 Cook realizó mediciones en

litologías (carbón y calizas). En 1976 Anann y Davis lo aplicaron a estudios de permafrost, al

igual que Glushnev et al., y también realizaron estudios de permafrost a una frecuencia de 440

MHz, con un equipo de georradar instalado en avión. En 1979 Finkelshtein et al., y de forma

análoga Bogorodsky y Trepov, determinaron espesores de formaciones de turbas.

Es a finales de los años setenta cuando se empieza a emplear el georradar con fines

específicamente geotécnicos. Cabe destacar en este ámbito la primera tesis doctoral

exclusivamente realizada a partir de estudios con georradar publicada en 1982 por Ulriksen,

en la que se acometen problemáticas propias de la Ingeniería Civil. Esta tesis se considera


42

preámbulo y marco de referencia para cualquier estudio que se aborde con la técnica de

georradar en este ámbito.

El auge del empleo de georradar en Ingeniería Civil se inicia a principios de los años

ochenta hasta nuestros días. Lo que propició que en 1986 se celebrara el primer congreso

internacional específicamente sobre aplicaciones de georradar en EE.UU.

Sus aplicaciones, a partir de esta década, no se han limitado solamente a temas

geológicos y mineros, sino que ha ido acometiendo cuestiones que comprenden una amplia

gama de temas, como por ejemplo pueden ser de Ingeniería Civil, Geotecnia, Ingeniería

Aplicada al Medio Ambiente, Arqueología y Patrimonio Histórico-Artístico. E incluso en

áreas totalmente desvinculadas de la Ingeniería, como una técnica de investigación policial

forense.

A principios de los noventa se profundiza y se desarrolla el método de georradar,

principalmente en sistemas digitales de registro, diseño de antenas de frecuencias de GHz y

tratamiento de señales, con la finalidad de obtener imágenes en tres dimensiones. Esta

variante es conocida en la bibliografía anglosajona como Ground Penetrating Imaging Radar

(GPIR).

No es mi propósito presentar o establecer una relación detallada de referencias sobre

aplicaciones de georradar durante estas últimas décadas. Esto conllevaría un gran volumen de

referencias, dado que el número de publicaciones y contribuciones se ha ido incrementando de

forma espectacular y vertiginosa en este periodo de tiempo.

En los congresos o reuniones internacionales las comunicaciones presentadas

adquieren el suficiente volumen para ser consideradas como sesiones propias, independientes

de otros métodos electromagnéticos. También en revistas científicas de Geofísica, por ejemplo

Geophysics editada por la Society of Exploration Geophysicists, Tulsa (EE.UU.), se le

considera de forma independiente a los métodos electromagnéticos, apareciendo las

investigaciones con georradar en los apartados de Near-Surface Geophysics y Ground

Penetrating Radar.

En España las primeras publicaciones aparecen a principios de los años noventa, tanto

en ámbito nacional como internacional. En 1993 Bretones presentó una tesina de especialidad

en la Escuela Técnica Superior de Caminos, Canales y Puertos de Barcelona sobre la

capacidad de la técnica de georradar para resolver posibles estructuras de túneles, simulando

en maquetas las condiciones esperadas. Y en 1994 Lorenzo realizó la primera tesis doctoral en

España, exclusivamente a partir de investigaciones mediante georradar en cuestiones

geotécnicas y arqueológicas. Esta tesis es punto de referencia para investigaciones posteriores

realizadas en nuestro país.

La Dirección General de Obras Hidráulicas (DGOH) del Ministerio de Obras Públicas,

Transportes y Medio Ambiente, así denominado hasta 1996, decidió comenzar el estudio

sistemático de la nieve en nuestro país, incluyendo los aparatos glaciares, dentro del

ambicioso programa de información hidrológica iniciada a principios de la década pasada por

la DGOH, cristalizando en el conocido proyecto SAIH (Sistema Automático de Información

Hidrológica), como consecuencia del desconocimiento casi generalizado de la extensión y

magnitud del fenómeno nival y glacial en amplios sectores de la geografía nacional. Así, la


43

puesta en marcha en 1984 del programa ERHIN (Estudio de los Recursos Hidráulicos

producidos por la Innivación en la alta montaña española), marca el comienzo del estudio del

fenómeno nival y glacial, que en una primera fase se desarrolló en las vertientes meridionales

del Pirineo. En 1988 se decidió ampliar el estudio a otras dos cordilleras: Cantábrica y Sierra

Nevada. Desde entonces, se ha venido trabajando de modo coordinado en las tres cordilleras y

se ha contado con diversas colaboraciones y contactos con diferentes equipos nacionales e

internacionales en el desarrollo del programa ERHIN.

En nuestro país, las primeras investigaciones geofísicas en Glaciología las realicé en

1992, mediante el método sísmico de reflexión de alta frecuencia en el glaciar de La Maladeta,

dentro del programa ERHIN. En 1994 participé en una prospección geoeléctrica mediante

sondeos eléctricos verticales, dispositivo Schlumberger, en el glaciar rocoso activo de Las

Argualas (seleccionado como modelo de este tipo de aparato), en este mismo programa.

También en este año de 1994, como una de las actuaciones del programa ERHIN, se llevé a

cabo la medición con la técnica de georradar de los glaciares Aneto y La Maladeta Y en 2008

realicé una segunda reobservación con georradar para la determinación del espesor de hielo.

Cabe destacar que todos los métodos geofísicos empleados en el programa ERHIN tienen un

carácter pionero en el ámbito de la Glaciología de España.

4.3.- Aplicaciones del georradar en el estudio del Patrimonio Histórico-Artístico

Tras la una breve descripción de los fundamentos teóricos de georradar y su desarrollo

histórico que he realizado, lo inmediato es preguntarse cuáles son la aplicaciones del

georradar en el Patrimonio Histórico-Artístico.

Esta pregunta la responderé mediante una relación de aplicaciones de georradar en el

estudio del Patrimonio Histórico-Artístico, entendiendo por tal edificaciones, conjuntos

arquitectónicos o elementos que presenten algún tipo de interés, ya sea histórico o bien

artístico (arquitectónico, retablos, pinturas murales, etc.), monumentos, o emplazamientos que

tengan una relevante importancia (emplazamientos arqueológicos,…).

Los estudios por georradar se pueden dividir en dos vertientes en el ámbito de su

aplicación al Patrimonio.

i. Los que dedican a la exclusiva búsqueda de los asentamientos o de los restos

que pudieran quedar soterrados y/o por debajo de otros edificios (de interés

histórico-artistico o no).

ii. Los que se enfocan al estudio de elementos estructurales o arquitectónicos de

edificaciones.

Esta segunda vertiente de los trabajos consiste en el análisis de muros, suelos o techos

para determinar la presencia de algún tipo de problema (humedad, despegues en los materiales

constructivos, fisuras, etc.) o bien para diferenciar épocas constructivas distintas. En este

segundo caso el estudio con georradar puede ayudarnos a realizar controles de calidad de las

intervenciones que sufren este tipo de edificaciones.

Así pues, se puede acometer estudios de sobre la patología en las construcciones,

abarcando la detección de humedades, oquedades, fisuras y despegues entre materiales

constructivos distintos. Los análisis se centran en los muros de las edificaciones, de forma que

los medios a estudiar tienen poco espesor. También pueden aplicarse estos estudios a los

suelos y a los techos y bóvedas y a las columnas de las edificaciones. La precisión y la


44

resolución requerida en este tipo de estudios son elevadas, lo que obliga a trabajar con antenas

de alta frecuencia.

El georradar aplicado en la búsqueda arqueológica propiamente dicha se presenta

como una herramienta previa para determinar la situación de zonas de mayor interés a la hora

de realizar las excavaciones. La aplicación de estos métodos puede apoyar estudios de zonas

de cierto interés, tanto para comprobar las zonas en las que un número más elevado de

anomalías determinan como de mayor interés, reduciendo en muchos casos el costo de las

excavaciones, como para poder determina la potencia máxima a excavar, pudiendo elaborar

un presupuesto de los trabajos posteriores, o bien para confirmar la presencia de elementos

por debajo de edificios o monumentos que impiden la excavación (restos bajo una catedral,

por ejemplo).

En los estudios de conjuntos arquitectónicos o de edificación a los que se les ha

efectuado algún tipo de intervención o restauración, el uso del georradar permite determinar

diferencias entre los materiales constructivos antiguos y los modernos, así como el estado de

los primeros.

Pasaré a describir estos tipos de estudios englobándolo por el ámbito de aplicación.

4.3.1.- Estudios de humedad

Este problema afecta a un gran número de construcciones. Puede presentarse tanto

debido a causas naturales (agua de lluvia o humedad ambiente del emplazamiento, así como

humedad del subsuelo) como debido a causas artificiales (fugas de agua, construcciones

posteriores que ayuden a la acumulación de agua junto al edificio en cuestión, etc.).

Básicamente, las causas de una patología en una edificación pueden dividirse en directas en

indirectas. Las primeras son las condiciones ya nombradas poco antes, es decir, todo aquello

que pueda provocar un problema en la construcción. Las segundas son aquellas características

constructivas del edificio que pueden favorecer a las primeras.

Los problemas de humedad que se presentan en edificios pueden afectar a las

construcciones ocasionando daños como despegues en los muros y deterioro de los elementos

constructivos. También, en el caso de existir ornamentaciones tipo frescos, habituales en el

caso de edificios religiosos o de cierta importancia histórica, estas pinturas pueden verse

seriamente dañadas. Las reconstrucciones y las soluciones de estos problemas deben ser

minuciosamente analizadas antes de ser efectuados. Un exceso de información acerca del

edificio y de la patología que sufre nunca será perjudicial a la hora de realizar la restauración.

El georradar puede darnos información acerca de la extensión de la zona dañada, del

espesor del muro afectado por la humedad y, en algunos casos, puede ayudarnos a determinar

las causas de la lesión. Los estudios que se realizan con georradar de zonas dañadas o que

pudieran encontrarse dañadas por causas de humedad, se realizan en dos fases importantes:

En primer lugar se intenta determinar con precisión la extensión del área

afectada.

En segundo lugar se realiza una prospección de la zona para determinar la

posible procedencia de la humedad.

La información que puede obtenerse de estas dos fases descritas puede ayudar junto

con la obtenida por otros métodos a la planificación de una restauración adecuada del edificio.


45

4.3.2.- Estudio de tipos de patología en conjuntos arquitectónicos: fisuras, despegues y

oquedades

La aparición de grietas en los muros o de despegues de los materiales que los recubren

es una patología muy común a los edificios. La aparición de grietas y de fisuras en

construcciones puede estar ocasionada por diversos problemas. Entre ellos cabe destacar

problemas de asentamientos de las cimentaciones y problemas constructivos de las

estructuras. Se diferencia entre grietas y fisuras, siendo las primeras aquellas que afectan a un

elemento constructivo (muro, columna, bóveda, etc.) en su totalidad, mientras que las

segundas únicamente afectan a su superficie. La evolución de las grietas o fisuras puede llevar

a la presencia de despegues, es decir, de desprendimientos de parte de una estructura o bien

del material que la recubre.

La presencia de grietas es una patología grave ya que puede afectar a la estructura del

edificio. Las fisuras son también un problema serio en estos edificios histórico-artísticos, ya

que pueden llegar a dañar seriamente pinturas murales y ornamentos que hubiere en los muros

o techos. Los métodos constructivos utilizados antaño pueden favorecer la aparición de estos

problemas debido a la gran diferenciación que se presenta entre los materiales que forman los

elementos constructivos.

El estudio con georradar de fisuras, despegues y oquedades interiores a materiales

permite determinar la posición horizontal de la anomalía y, en el caso de conocer las

características del medio en el que se localiza el hueco, es posible también determinar la

profundidad a la que se encuentra. Este tipo de técnica es muy adecuada para este tipo de

problemas por su característica de ser no destructiva, pudiendo aplicarse incluso sobre frescos

sin que éstos resulten alterados ni dañados.

4.3.3.- Estudios arqueológicos

Una de las aplicaciones que tiene el georradar es la de apoyo en estudios arqueológicos

para detectar las zonas que pueden presentar un mayor interés, en las que pueden existir restos

o elementos, previamente a la planificación de la excavación. Esto permite disminuir los

costos y el tiempo del estudio arqueológico. La mejor resolución que presenta este tipo de

prospección frente a los demás métodos geofísicos hace que sea una de las técnicas más

adecuadas para estos trabajos. Sin embargo, tal como ya se pudo comprobar en algunos de los

primeros estudios de este tipo, el análisis con georradar de una zona no aporta una

información útil que pueda ser interpretada si no se comparan los resultados obtenidos con

otro tipo de fuentes, tales como conocimientos históricos o estudios previos arqueológicos.

Los trabajos realizados con georradar sirven de apoyo a las excavaciones

arqueológicas, realizados por motivos diferentes: en primer lugar, la localización de zonas que

posiblemente tengan un mayor interés arqueológico, de cara a la planificación de la

excavación; y en segundo lugar, la localización del posible emplazamiento de elementos

constructivos que están documentados en antiguas cartografías pero que no se conoce su

exacta localización, realizando de este modo una confirmación de la documentación y la

cartografía antigua y localización de la existencia de restos y de antiguas construcciones por

debajo de edificios actuales en los cuales es difícil o perjudicial realizar una excavación

convencional.


46

La localización de zonas que posiblemente tengan un mayor interés arqueológico por

georradar se realiza generalmente previamente a las excavaciones, para delimitar las zonas

que pueden presentar un mayor interés de estudio. En ocasiones, estos estudios se realizan en

lugares en los que, por sus características arquitectónicas o por su interés histórico, es

necesario un estudio no destructivo. Estudios del subsuelo de monumentos (catedrales,

edificios históricos, etc...) pueden realizarse sin afectar a los mismos, localizando las zonas en

las que pudieran existir elementos más antiguos, y determinando en ocasiones los estratos

culturales subyacentes al actual monumento.

Para la planificación de este tipo de estudios, es necesario tener unos datos o

conocimientos previos de la zona, para poder delimitar la penetración necesaria. Es decir, que

se precisa conocer, por un lado, la profundidad máxima a la que se podría esperar hallar algún

elemento de interés y la extensión mínima que pudiera ocupar, y por otro lado, conocer la

composición del subsuelo.

En el caso de estudios para verificación de cartografía antigua, la prospección con

georradar puede utilizarse también en el área de la arqueología, para confirmar su existencia

en una zona. Con frecuencia la documentación sobre la localización de antiguos elementos

arquitectónicos suele ser inexacta, aunque a menudo incluyen dibujos y descripciones

detalladas del elemento que tratan. Por ello, aunque es posible situar aproximadamente la

posición del mismo, es difícil conocerla con exactitud.

En otras ocasiones están documentadas obras realizadas en monumentos, describiendo

con detalle qué partes del edificio se demolieron y qué nuevas partes se levantaron, pero sin

situar ni las unas ni las otras. Es el caso de importantes edificios que han sido agrandados en

épocas de mayor esplendor económico, o de torres y campanarios que se han demolido,

levantando otros mayores pero en una localización diferente.

En los estudios de monumentos importantes que han variado su forma y tamaño a lo

largo del tiempo, esta antigua cartografía juega un papel importante ya que constituye una

hipótesis de partida para un estudio. Una forma de confirmar o refutar estas hipótesis es

efectuar excavaciones con las que se pudieran localizar los restos de los antiguos elementos,

muros, torres o edificios anexos que existieron antes de las reformas. Sin embargo es difícil

realizar este tipo de trabajos en estos monumentos ya que suelen estar ya integrados en el

patrimonio histórico-artístico actual, pudiendo los trabajos convencionales arqueológicos

llegar a afectarlos.

Así pues, a menudo estas hipótesis sobre la historia de estos edificios pueden quedarse

sin confirmar. La prospección con georradar es un sistema que puede servir en algunos casos

para el mismo fin, con dos importantes peculiaridades:

La primera de ellas es que no serán unos estudios tan precisos como los

arqueológicos.

La segunda es que son un tipo de estudios de los que se denominan no

destructivos, es decir, que no alteran ni el estado ni el aspecto del monumento

bajo el cual se esperan encontrar los restos.

Un estudio habitual de este tipo de trabajos consiste en confirmar los documentos que

describían tanto la localización de las antiguas criptas y los osarios, como de las

modificaciones en la estructura del edificio que fueron teniendo lugar a lo largo de los siglos.


47

4.3.4.- Localización de elementos constructivos en el subsuelo que pueden afectar a los

edificios actuales

En el marco de las aplicaciones de prospección con georradar a la arqueología, la

localización de elementos constructivos o niveles culturales subyacentes a un edificio

histórico puede representar una de las piezas clave para estudiar el deterioro del mismo por

problemas de asentamiento diferencial. En este caso es probable que aparezcan de fisuras cada

vez mayores en los muros y el techo del edificio en cuestión. Este proceso de fisuración puede

llegar a afectar importantes frescos y elementos ornamentales que decoran normalmente a este

tipo de edificios. Lo que puede forzar a plantearse un estudio del subsuelo, y además, en la

mayoría de los casos, debido a las condiciones de los edificios de interés histórico-artístico un

estudio arqueológico convencional es inviable. Sin embargo la prospección con georradar

parece ser una de las mejores opciones debido a su carácter no destructivo y a la resolución

que se puede alcanzar.

4.3.5.- Estudios en elementos arquitectónicos restaurados

Las actuaciones o restauraciones en monumentos o edificios de cierta relevancia o de

interés histórico-artístico son acciones que a lo largo del tiempo precisan ser llevadas a cabo

tanto para arreglar desperfectos y solventar lesiones como para reconstruir determinadas

piezas o partes de ellas.

El enfoque que se les puede dar a estas obras es muy diverso. Hay trabajos que se

dirigen a conservar y reforzar las partes que aún se conservan, y por otra parte existen otros

trabajos con los que se intenta recrear el aspecto que antaño tuviera el monumento. En algunas

ocasiones, con las actuaciones más intensas se pretende dotar al monumento de una serie de

funciones que no podría poseer únicamente con un refuerzo y consolidación de las partes

existentes. Tal es el caso, por ejemplo, de algunos castillos que, tras unas fuertes

intervenciones han pasado a poseer cierta funcionalidad, siendo utilizados actualmente de

museos, paradores, ..., o el caso de los restos de teatros (o anfiteatros) griegos o romanos

preparados tras la intervención arquitectónica para ser utilizados en representaciones actuales.

Sin embargo, sea cual sea el enfoque de la reconstrucción, siempre se actúa sobre una base

antigua que se pretende conservar, ya sea intentando darle al conjunto una cierta funcionalidad

o únicamente conservarlo con el aspecto con el que ha llegado a nuestros días.

Una vez realizadas las actuaciones sobre monumentos, uno de los problemas con el

que nos encontramos es que no es posible comprobar el estado en el cual se encuentran los

restos antiguos que han quedado tapados por los materiales nuevos, no pudiendo saber en

ocasiones si los primeros se han respetado durante las obras como se indicaba en los

proyectos. Posibles problemas de humedad o de deterioro de estos materiales subyacentes

pudieran quedar ocultos por las obras realizadas.

Para poder efectuar estos estudios no se pueden emplear medios mecánicos de los

denominados destructivos (catas, por ejemplo), ya que alteran tanto los nuevos como los

antiguos elementos. La técnica geofísica de georradar es una de las soluciones que existen

para ello, ya que numerosos métodos, consistentes en el estudio del interior del medio a partir

de los datos y medidas efectuadas sobre la superficie, pueden aplicarse sin alterar el medio

estudiado. De los diferentes estudios de geofísica el georradar es quizá el más adecuado para

estos problemas. Por un lado es un método con el cual podremos detectar tanto cambios en los


48

materiales como, por ejemplos presencia de humedad en los mismos. Por otro lado, la

resolución de este método permite que se utilice en estudios precisen de cierta precisión.

5.-. EL GEORRADAR EN EL ESTUDIO PATRIMONIO HISTÓRICO-ARTÍSTICO

VALENCIANO

Quiero mostrarles el alcance y las posibilidades de esta técnica de georradar, que se

caracteriza por ser la de mayor resolución dentro de los métodos no invasivos geofísicos,

mediante una breve exposición de estudios e investigaciones que he realizado en el espléndido

y vasto ámbito del Patrimonio Histórico-Artístico que goza y ostenta con orgullo nuestra tierra

valenciana.

Desde luego que un ejemplo y una imagen pueden valer por mil palabras o más, y

máxime aquí en este ámbito, debido a que la mayoría de sus resultados que se obtienen en las

aplicaciones de georradar es mediante la interpretación por imagen que se deriva de los

radargramas, similar a lo que ocurre mediante la diagnosis por imagen en Medicina.

Desde luego las ecuaciones de Maxwell y el avance electrónico en la instrumentación

me han facilitado el poder adentrar en el mundo de la investigación del Patrimonio Histórico-

Artístico Valenciano desde mediados de los años noventa del siglo pasado.

Permítanme que les exponga algunos de estos estudios en los que he tenido el

privilegio de participar y colaborar. No voy a hablar del procesado de datos con sus

ecuaciones anteriormente descritas y filtrados. Voy a exponer mediante una selección de

ejemplos las diversas aplicaciones del georradar en el estudio del Patrimonio Histórico-

Artístico Valenciano mediante los resultados obtenidos (radargramas, modelos 3D), con la

finalidad de mostrar su potencialidad presente y futura en este ámbito.

5.1.- Estudio de La Lonja de Los Mercaderes de Valencia

Me siento un privilegiado puesto que mi andadura en la investigación geofísica

aplicada al patrimonio comenzó en nuestra Lonja de los Mercaderes, maravilla del gótico civil

de los siglos XV y XVI, Monumento Nacional desde 1931 y Patrimonio de la Humanidad

desde 1996. En 1994 los arquitectos Javier Benlloch Marco y Manuel Jesús Ramírez Blanco,

profesores de la Universidad Politécnica de Valencia, que en aquel entonces llevaban a cabo

el proyecto para la salvaguarda y divulgación de la Lonja de los Mercaderes de Valencia,

vislumbraron las numerosas posibilidades de la técnica de georradar en obras arquitectónicas

por primera vez en Valencia. Y fueron ellos los que me ofrecieron participar y experimentar

esta técnica en este colosal conjunto arquitectónico fruto de la poderosa sociedad de la ciudad

de Valencia en su siglo de oro. Era necesario una técnica no invasiva y de alta resolución dado

el grado de protección del edificio de La Lonja. Esta técnica era el georradar. En 2002 los

Arquitectos Doctores Javier Benlloch Marco y Manuel Jesús Ramírez Blanco consideraron

oportunas la continuación de las investigaciones con georradar enmarcadas en el proyecto

estudio y diagnosis de manifestaciones patológicas de la piedra y proyecto de ejecución y


49

dirección de las obras de limpieza y conservación de La Lonja encargado por el

Ayuntamiento de Valencia.

En estos proyectos, investigué con georradar 5 zonas del conjunto monumental de la

Lonja, que se le puede considerar como el “templo del comercio” de la ciudad de Valencia:

a. Salón Columnario: Estudio de los muros, subsuelo en 3D, zapatas de las

columnas y situación del valladar.

b. Patio de los Naranjos: Estudio de humedades y situación del valladar.

c. Sótano: Estudio de muros y humedades.

d. Consulado del Mar-Torre: Diagnosis del estado interno las vigas de madera,

estudio de las bóvedas del sótano y humedades.

e. Calle Pere Compte: Cartografiado del subsuelo para la colocación de andamios

debido a la presencia de sótanos y del valladar en dicha calle.

Los resultados más relevantes que obtuve con georradar en estas 5 zonas de estudio

fueron los siguientes:

a. En el Salón Columnario de la Lonja de los Mercaderes realicé un análisis exhaustivo de

muros, subsuelo y zapatas de las columnas. Como resultados cabe destacar que se

delimitó el trazado del valladar que recorre transversalmente toda la sala, las

dimensiones de zapatas, las estructuras internas murarias y de las columnas, así como la

detección de una ventana cegada en uno de sus muros.

Figura 2. Radargrama correspondiente a la ventana cegada en el Salón Columnario.


50

Figura 3. Localización del valladar, zapatas de las columnas y sus dimensiones en el subsuelo

del Salón Columnario detectadas con georradar.

Figura 4. Modelo 3D obtenido con georradar del subsuelo del Salón Columnario.

Figura 5. Niveles cartografiados por georradar 3D en el subsuelo del Salón Columnario y de

la Torre.


51

b. En el Patio de los Naranjos se comprobó la continuidad del valladar y se definió su

dirección, y asimismo se detectaron diversas zonas de humedad en el subsuelo.

Figura 6. Radargrama realizado en el Patio de los Naranjos donde se observa diversas zonas

de humedad en el subsuelo.

c. En el sótano se detectó la existencia de diversas zonas de humedad en el terreno

adyacente a los muros y suelo.

d. En el Consulado del Mar – Torre, se determinó el estado interno de cada una de las

vigas de madera y se correlacionaron estos resultados con los derivados de las técnicas

convencionales aplicadas a las mismas. Asimismo se comprobó el estado de las bóvedas

del sótano y se localizó una zona importante de humedad en la zona de la cimentación

de la Torre.

Figura 7. Radargramas correspondientes a dos vigas de madera del Consulado del Mar.


52

Figura 8. Radargrama correspondiente al subsuelo de la Torre y a las bóvedas del sótano del

Consulado del Mar.

e. En la Calle Pere Compte se consiguió conocer la situación exacta en superficie de las

bóvedas de los sótanos de la antigua Lonja del Aceite y del valladar, y por consiguiente

situar los puntos de apoyo de las patas del andamio, para que no causar daños a estas

estructuras del subsuelo y garantizar su seguridad. De esta manera se determinó la

ubicación idónea del andamio necesario para la limpieza de la fachada exterior sur del

Salón Columnario.

Figura 9. Radargrama longitudinal a la fachada sur de La Lonja en la C/ Pere Compte.

Toda la información procesada de la Lonja de los Mercaderes ha sido clasificada en

fichas como herramienta de consultas a la hora de futuras actuaciones y/o en la misma. Cada

ficha contiene la situación, longitud y nombre de los perfiles, las características técnicas de la

adquisición de datos con el georradar, la fecha de la toma de los datos y el radargrama

correspondiente.


53

Figura 10. Ejemplo de ficha del archivo correspondiente al estudio por georradar en la Lonja

de los Mercaderes de Valencia.

5.2.- La Catedral de Valencia: La ilustración de un proceso constructivo

En 1996 se celebró la exposición La Seo de la Ciudad. Catálogo de planos, trazas y

dibujos del Archivo de la Catedral de Valencia en el Instituto Cervantes de Roma, enmarcada

en los programas Valencia en Roma y Civitas Europa.

El Comisario de esta exposición Joan J. Gavara Prior señala en el Catálogo en su

apartado La ilustración de un proceso constructivo (Generalitat Valenciana, 1996):

“Dados los grandes periodos constructivos del templo, especialmente su época

medieval, de los que no conservamos ninguna traza, se ha creído conveniente la ejecución de

tres maquetas, que ilustren esta evolución histórica, tanto para dejar constancia de la misma

como para hacer hincapié en que las trazas son fruto de este proceso de constante renovación,

tanto arquitectónica como de amueblamiento del templo. Renovación y destrucción de la

fábrica es una constante dieléctrica, no exenta de disonancias, que es recogida ejemplarmente

por las trazas.”

Las maquetas referidas las realizaron magistralmente Josep María Gómez Lozano y

Carlos Martínez Pérez a escala 1:175. Joan J. Gavara Prior finaliza este apartado diciendo:

“Para la realización fidedigna de las maquetas se ha recurrido a una rigurosa

investigación documental así como la prospección del subsuelo de la catedral con la técnica de

georradar, trabajo ejecutado por V. Pérez Gracia, F. García García, J. Clapés Boixadé, R.

Osorio Gómez y J.A. Canas Torres, cuyos resultados van más allá de la simple apoyatura

gráfica, siendo en sí mismos un instrumento de conocimiento que, a buen seguro, abrirá

nuevos campos de investigación.” Y efectivamente, así ha sido, esta técnica geofísica ha

abierto y sigue abriendo nuevas líneas de investigación en Patrimonio.

Se empleó el georradar para documentar y verificar las trazas constructivas de sus

diferentes periodos presentes en el subsuelo de la Catedral mediante la realización de perfiles

en toda su planta principal. Los resultados sirvieron para la realización de las tres maquetas

mencionadas y para documentar estructuras en el subsuelo, que previamente a este estudio

carecían de referencia documental alguna.


54

Figura 11.- Radargramas de perfiles realizados en el la Catedral de Valencia y su correlación

de estructuras entre ellos.

Figura 12.- a primera maqueta

correspondiente a la catedral docentista 1262-1330; b segunda maqueta muestra la catedral

trecentista 1330-1430; c tercera maqueta muestra la catedral cuatrocentista 1420-1530

(Generalitat Valenciana, 1996).

5.3.- Estudio 3D de los subsuelos en el patrimonio jesuítico de las iglesias de la Compañía

de Jesús y de San José (Valencia)


55

El objetivo principal de este estudio fue la determinación de las estructuras presentes

en los subsuelos de las iglesias de la Compañía de Jesús y de San José (Valencia), así como de

sus respectivas cimentaciones para que utilice como documentación para un posterior estudio

de restauración. Otro objetivo fue investigar los subsuelos mediante la aplicación de

georradar 3D para cartografiar las elementos constructivos enterrados.

En primer lugar, se llevó a cabo el estudio en el interior de la Iglesia del Sagrado

Corazón de Jesús, ss. XVII-XIX, ubicada en el centro histórico de la ciudad de Valencia, y

adyacente con el antiguo trazado de la antigua muralla árabe. El objetivo principal de este

estudio fue la detección y cartografiado, mediante la aplicación del georradar, de elementos

enterrados que pueden dar lugar a las patologías que se manifiestan en el edificio para un

posterior estudio de restauración y dimensionar una serie de estructuras del subsuelo

conocidas, y al mismo tiempo detectar posibles estructuras no documentadas. Este estudio se

enmarcó en el proyecto de restauración y salvaguardia del Patrimonio Jesuítico en la ciudad de

Valencia coordinado por Forum-UNESCO.

En la nave crucero se densificó la malla de perfiles debido a la detección de dos

estructuras significativas. Asimismo, se realizaron perfiles ex professo para el estudio de la

cimentación. En la interpretación de los resultados 3D obtenidos en el estudio cabe destacar la

detección de los siguientes elementos: un talud en el subsuelo situado en la fachada principal,

que podría corresponder a una estructura constructiva de la antigua muralla árabe; una cripta

en el ala derecha de la nave crucero de dimensiones 5,5 m de longitud, 3,50 m de ancho y 2,5

m de altura; una tumba en el ala izquierda de la nave crucero; un enterramiento en la nave

principal; la disposición de los niveles culturales en el subsuelo y las dimensiones de las

cimentaciones de muros y pilares.

Figura 13. Modelo 3D del subsuelo de la nave principal de la Iglesia de la Compañía de

Jesús.


56

Figura 14. Modelo 3D del subsuelo del ala derecha de la nave crucero de la Iglesia de la

Compañía de Jesús.

Figura 15. Modelo 3D del subsuelo del ala izquierda de la

nave crucero de la Iglesia de la Compañía de Jesús.

Figura 16. Situación en planta de las estructuras enterradas no documentadas en la Iglesia de

la Compañía de Jesús resultantes de la interpretación 3D por georradar.

Figura 17. Radargrama obtenido en la nave central de la Iglesia.

Talud

Tumba Nivel cultural


57

Figura 18. Radargrama obtenido en el ala derecha de la nave crucero.

Figura 19. Radargrama realizado en la ala izquierda de la nave crucero .

El segundo lugar, se realizó el estudio en el interior de la Iglesia de San José, ubicada

la ciudad de Valencia. La Iglesia presenta tres etapas constructivas. En 1881 se construye la

primera capilla del nuevo colegio de San José. En 1915 tiene lugar la primera ampliación, que

consiste en añadir a la capilla dos corredores laterales. Durante la Guerra Civil Española la

Iglesia fue ocupada y sufre muchos deterioros, en 1941 se inicia la restauración y limpieza de

la Iglesia. Los corredores laterales se convierten en naves laterales, se añaden tres tamos a los

cuatro de la capilla primitiva y se hace una nueva fachada con cinco ventanales. El objeto del

estudio fue la diferenciación en el subsuelo de las fases constructivas en la creación del

edificio, ya que se realizaron en diferente periodos.

Se planificó una malla de perfiles en la nave central, en el altar mayor y perfiles para el

estudio de la cimentación. Los resultados más relevantes obtenidos del análisis 3D fueron: la

diferenciación en el subsuelo de las tres fases de construcción del edificio; la presencia de una

estructura de canalización que atraviesa transversalmente toda la nave en su zona central de

dimensiones 3,5 metros de ancho y 0,8 m de potencia; la localización de una galería en el altar

mayor (1,5 m de ancho y 1,80 m de alto); la disposición de los niveles culturales en el terreno

y las dimensiones de las cimentaciones de muros y pilares.

Cripta

Tumba


58

Figura 20. Modelo 3D del subsuelo de la nave de la Iglesia de San José.

Figura 21. Radargrama realizado en la nave de la Iglesia de San José. Se observa: tres fases

de construcción del edificio.

Figura 22. Estructuras y fases constructivas detectadas y cartografiadas con georradar en la

Iglesia de San José.

La generación de seis modelos 3D de los subsuelos de la Iglesia de la Compañía de

Jesús y de la Iglesia de San José mejoraron el análisis de los radargramas, y por lo tanto se

incrementó la calidad de los resultados correspondientes a la detección y cartografiado de

estructuras constructivas enterradas obteniendo las dimensiones más precisas tanto en planta

como en profundidad. Como consecuencia el empleo del georradar permitió estudiar las

cimentaciones, la disposición de los niveles culturales en el subsuelo y estructuras enterradas

si ocasionar daños a ambos edificios, evitando o minimizando, de esta forma, las

perforaciones en elementos constructivos de las dos iglesias.

5.4.- Estudio del subsuelo 3D en la Iglesia de San Juan del Hospital de Valencia

1ª fase 2ª fase 3ª fase

Estructura Galería

Nivel cultural


59

Este estudio se desarrolló en la investigación coordinada y científica multidisciplinar

en el marco de la construcción, biomedicina y humanidades centrada en el Conjunto

Hospitalario del siglo XIII de San Juan del Hospital de Valencia, para su rehabilitación en el

casco histórico de la ciudad, integrándolo y adaptándolo al entorno construido. Dicha zona fue

sede durante 600 años de la primera Orden religioso-militar de caballeros cruzados, la de San

Juan del Hospital de Jerusalén, actualmente Orden de Malta. Primer hospital de la ciudad

reconquistada por Jaime I en 1238. Albergue de peregrinos hacia lugares tradicionales, como

Santiago de Compostela. Cementerio hasta el s. XVIII.

En este proyecto coordinado se presentó la conservación de un conjunto singular del s.

XIII, el de San Juan del Hospital en el centro histórico de la ciudad de Valencia, mediante el

desarrollo de tecnologías y metodologías que permitan una mejor evaluación de su estado

constructivo y el uso de técnicas avanzadas de rehabilitación, favoreciendo su regeneración e

integración en el casco histórico.

La preocupación de la Orden de Malta por la conservación del complejo dio como

resultado la Declaración del Conjunto como Monumento Histórico Artístico de carácter

nacional por decreto de 5 de abril de 1943, tras el informe del Académico Don Elías Tormo.

Desde que en Abril de 1997 fue declarado Museo el recinto de San Juan del Hospital,

nuestros esfuerzos se han dirigido a poner en práctica lo que desde un principio fue objetivo

en el “Plan Global de la restauración del Conjunto”: dar a conocer la antiquísima edificación

hospitalaria de la Orden de San Juan de Jerusalén, situada dentro del “casco histórico” de la

ciudad de Valencia y con un contenido histórico y solidario fuera de lo común en otros

monumentos.

Desde 1987 se han ido localizando restos del circo romano de la ciudad de Valencia.

Estos hallazgos obligaron a replantearse la importancia que tenía Valencia durante el Alto

Imperio. La ciudad de Valencia fue fundada en el año 138 a.c siendo cónsul romano Décimo

Junio Bruto y se creía que era una ciudad de escasa relevancia dado que no se había

encontrado ninguna construcción importante y a tan solo 25 km de la ciudad, en la ciudad de

Sagunto existía un importante circo romano.

Los últimos hallazgos arqueológicos indican que el Circo de Valencia sería el edificio

más grandioso de la Valencia romana, con unos 350 m de largo y 50 de ancho, y un aforo para

más 10000 personas.

El estudio con georradar en el conjunto arquitectónico de San Juan del Hospital se

realizó con la generación de modelos 3D. Para ello se planificó perfiles transversales y

longitudinales en la nave central, el altar mayor, la zona de tránsito y el patio sur. Se alcanzó

una profundidad máxima de unos 8 metros suficiente para estudiar el nivel romano en el

subsuelo de la ciudad de Valencia de acuerdo con los estudios arqueológicos.

San Juan del Hospital


60

Figura 23. Hallazgos arqueológicos y posible trazado del Circo Romano de Valencia.

(1)1987: CCOO. (2)1988: calle Palau. (3)1989: calle Trinquete de Caballeros. (4)1990: calle

Comedías. (5)1992: calle Milagro. (6)1994: Plaza de Nápoles y Sicilia. (7)1994: Plaza de San

Vicente Ferrer. (8)1995: Plaza de Nápoles y Sicilia. (9)1995: calle de la Paz. (10)1997: San

Juan del Hospital.

En el modelo 3D correspondiente a la nave central, se detectó una estructura que

corresponde con la prolongación situación de las gradas del circo romano a su paso por la

nave central; otra estructura situada entre las gradas y la “spina” del circo romano y que podría

corresponder con una eventual estructura del circo romano. Asimismo se registró tres niveles

culturales en el subsuelo. En lo modelo 3D del altar mayor se localizó una cripta.

Figura 24. Modelo 3D de la nave central

de San Juan del Hospital.


61

Figura 25. Modelo 3D del altar mayor de San Juan del Hospital.

Los resultados me confirmaron que el georradar es una herramienta útil para

verificación de una interpolación o extrapolación de estructuras enterradas en áreas bajo

edificaciones actuales en las que no es viable una actuación de excavación a determinadas

profundidades.

5.5.- Localización de las tumbas de los Duques de Calabria, D. Fernando de Aragón y

Dña. Germana de Foix, en la cripta del Monasterio de San Miguel de los Reyes de

Valencia.

Este estudio geofísico fue requerido por la Consellería de Cultura i Educació de la

Generalitat Valenciana que llevado a cabo en lo que es hoy la Biblioteca Valenciana instalada

en el antiguo Monasterio de San Miguel de los Reyes de Valencia. En este ejemplo el objeto

de estudio consistió en la detección de las tumbas de los fundadores del Monasterio de San

Miguel de los Reyes (1546-1835). En 1546 los Duques de Calabria, D. Fernando de Aragón y

Dña. Germana de Foix, fundaron un Monasterio con el propósito de que fuera su Mausoleo

familiar.

Se disponía de documentación histórica (no expresa) que hacía suponer que los restos

de los fundadores se encontraban en la cripta situada debajo del altar mayor de la iglesia, y

que estarían en el interior de sus mausoleos.

Tras el análisis mediante georradar se descubrió que los mausoleos eran macizos y no

podían contener ningún resto. La inmediata pregunta que nos hicimos era ¿dónde los

enterraron?. Por este motivo, se inspeccionó el subsuelo de la cripta y tras su análisis mediante

el 3D se localizó una zona de enterramientos, en la que se pudieron identificar cuatro zonas en

el subsuelo. Dos de ellas seguramente corresponderían a las tumbas de los Duques de Calabria

(los fundadores) y las otras dos a las hermanas de la Duquesa, el saberlo con exactitud

corresponde ya a los arqueólogos.


62

(A)

(B)

Figura 26. Elementos estudiados en la cripta: mausoleos, altar y subsuelo.


63

Figura 27. Modelo 3D del subsuelo de la cripta donde se aprecia cuatro zonas

correspondientes a enterramientos (A), junto con su modelo 3D filtrado (B).

5.6.- Determinación de la cimentación de las Torres de Serranos de Valencia

A todos nos impresiona pasar por las Torres de Serranos, y nunca nos ha dejado de

fascinar su arquitectura y detalles góticos. La Puerta de Serranos (Torres dels Serrans) era la

entrada del camino real de Zaragoza y del camino real de Barcelona. Su construcción estuvo a

cargo del maestro Pere Balaguer que se inspiró en el estilo de otras puertas góticas del Reino

de Aragón. Comenzaron las obras el 6 de abril de 1392, finalizando las obras en marzo de

1398. Su uso primer uso fue de carácter defensivo-militar, aunque con el tiempo pasó a ser

considerada la puerta principal de la ciudad. Desde finales del siglo XVI hasta finales del XIX

sirvió para cárcel de nobles y caballeros. Este conjunto fue declarado Monumento Histórico-

Artístico Nacional en 1931

Este estudio geofísico se enmarcó en el proyecto de limpieza y conservación de las

Torres de Serranos encargado por el Ayuntamiento de Valencia en el año 2002. En este

ejemplo el objeto de estudio consistió en la determinación de su cimentación, dado que se

carecía de documentación sobre cómo se realizó y el tipo de cimentación.

Tras obtener un modelo 3D con georradar de la cimentación en una de sus torres, se

obtuvo una profundidad de la cimentación de unos 8 m. Asimismo se observó una serie de

niveles subhorizontales en la estructura interna de la cimentación del modelo 3D que se

correlacionaron perfectamente con los resultados de un sondeo mecánico realizado,

comprobándose que se correspondían con una serie de tongadas para la mejora del terreno

donde se asientan las Torres.


http://es.wikipedia.org/wiki/Pere_Balaguer

http://es.wikipedia.org/wiki/6_de_abril

http://es.wikipedia.org/wiki/1392

64

Figura 28. Modelo 3D obtenido con georradar de la cimentación de las Torres de Serranos. El

contacto entre la cimentación y el terreno natural se encuentra a unos 8 m de profundidad.

5.7.- Estudio y diagnosis de la patología de las Torres del Portal de Quart de Valencia

Aquí presento un estudio geofísico mediante la técnica no destructiva de georradar,

llevado a cabo en las Torres de Quart, siendo éstas uno de los monumentos más singulares de

la ciudad de Valencia. Las Torres de Quart son los restos de la antigua muralla medieval de

Valencia y fueron construidas por el arquitecto Pere Bonfill en el siglo XV, entre los años

1441 y 1460. El estilo de las Torres es neogótico o gótico tardío militar, imitando a las Torres

del Castell Nuovo de Nápoles, diseñado por el mallorquín Segrera. Estas Torres amuralladas

han soportado la Guerra de la Independencia de los franceses, la de Sucesión, las cantonales y

la Guerra Civil Española. Todavía se pueden observar las huellas de los impactos provocados

por los cañonazos de la Guerra de la Independencia en sus gruesos muros. A partir del 1626 y

hasta el siglo XVIII se alojó en su interior la cárcel de mujeres. Hasta el 1874 se les llamaba

las Torres de la Cal porque la cal con la que se encalaba las casas de Valencia debía entrar por

la puerta situada entre las dos Torres. En 1931 fueron declaradas Monumento Nacional.

Este análisis se enmarcó en el proyecto Estudio y diagnosis de la patología de las

Torres del Portal de Quart y Proyecto de ejecución de limpieza, restauración y conservación.

El objeto de este estudio fue conocer de forma precisa en primera instancia el estado de

conservación de las Torres de Quart, así como sus patologías evitándose, en la medida de lo

posible, las actuaciones invasivas en esta fase de reconocimiento previa a la fase de ejecución

de restauración del monumento. Así mismo el estudio del subsuelo en su cimentación y el

adyacente al paso del foso enterrado de la anterior muralla cristiana. Los principales objetivos

fueron: determinación de patologías en muros; localización previa de huecos en muros que

pudieran estar cegados parcial o totalmente; estudio del estado de la cimentación y del

subsuelo.

Este estudio se centró en centrado en cinco áreas:

1.- Sótano: Estudio de cimentación.

2.- Planta primera: Estudio de muros.

3.- Planta segunda: Estudio de muros.

4.- Entre Torres: Estudio estructuras enterradas.

5.- Zona perimetral: Estudio de foso.

Este estudio permitió registrar la presencia en el subsuelo del antiguo foso de la

muralla cristiana en la actual calle de Guillem de Castro, con una conducción en su parte

central y taludes en sus laterales, cuya profundidad máxima es de 8.1 m.


65

Figura 29. Perfil longitudinal del sótano de la Torre Derecha. En este perfil se aprecian 3

reflectores situados a 20 ns ( 0.8 m), 50 ns (2.1 m ) y 125 ns (5.4 m).

Figura 30.- Perfil en el muro de la primera planta de la Torre derecha, donde se aprecian 2

reflectores situados a 1 ns ( 5 cm) y 5 ns (25 cm ).

Figura 31. Perfil en el muro de la primera planta de la Torre izquierda, donde se observa 2

reflectores situados a 1 ns ( 5 cm) y 5 ns (25 cm).

Figura 32. Perfil en el muro de la segunda planta de la Torre derecha, donde se aprecian los

mechinales cada 1 m.

22

Estu

dio

geo

físico d

e las Torres d

el “Portal d

e Quart” m

edian

te sistema

geo

rradar

Estu

dio

geo

físico d

e las Torres d

el “Portal d

e Quart” m

edian

te sistema

geo

rradar

Estu

dio

geo

físico d

e las Torres d

el “Portal d

e Quart” m

edian

te sistema

geo

rradar


66

Figura 33. Perfil realizado en la calle Guillem de Castro. En este perfil se aprecian una

sección del foso de la muralla cristiana, donde se observa en su parte central la canalización

abovedada de fábrica de ladrillo y en sus laterales la huella de los taludes de la muralla

medieval.

5.8.- Estudio de la estructura interna de las columnas del sótano del Mercado Central de

la ciudad de Valencia

Este conjunto arquitectónico de estilo modernista de principios del siglo XX combina

diversos materiales constructivos y estructuras de forma armoniosa y atrevida como son el

metal, las cúpulas, el vidrio, las columnas, emulando el gótico del modernismo, y los azulejos

cerámicos.

Este ejemplo se enmarcó en el proyecto de Rehabilitación Integral del Mercado

Central, cuya finalidad era una restauración completa del edificio teniendo en cuenta su

función como mercado moderno. Ante la falta de documentación sobre la construcción de las

columnas del sótano del Mercado Central era necesario el empleo de georradar escogiéndose

para su estudio 9 columnas representativas de las diferentes tipologías constructivas.

Tras el análisis de los resultados, las conclusiones más relevantes de este estudio

mediante este muestreo fueron las siguientes:

En los fustes de las columnas se observa 3 capas: 1ª capa (hoja) de ladrillo; 2ª capa; 3ª

nivel hueco. Asimismo se comprobó que el encuentro de las columnas metálicas con las

columnas del sótano se produce en soluciones encima de los capiteles de las columnas del

sótano, no penetrando en ellas. Es decir, las columnas de los sótanos presentan una zona

interior compacta, sin ningún elemento metálico.

27 2

2

TALUD TALUD

CANALIZACIÓN

C

9


http://es.wikipedia.org/wiki/Mercado_(establecimiento)

67

Figura 34. Situación de las 9 columnas estudiadas por georradar en el sótano del Mercado

Central de Valencia.

Figura 35. Perfil de georradar en una columna.

5.9.- Estudio de iglesias valencianas

En general cuando nos referimos al Patrimonio construido pensamos en edificios o

conjuntos que destacan por su singularidad y valor arquitectónicos. Pero no cabe la menor

duda que para cada uno de nosotros que la iglesia de nuestro pueblo o de nuestro barrio tiene

un gran valor patrimonial y emotivo, independientemente de su singularidad arquitectónica.

Es nuestra iglesia, donde han tenido y tienen lugar un sinnúmero de vivencias religiosas,

familiares y sociales. Pienso que es más que un edificio, es nuestro patrimonio más cercano,

por eso se merece todo nuestro estudio para su conservación y salvaguarda.

2ª

capa 1ª

capa

3ª

capa

hueco


68

He tenido la fortuna en participar en estudios de restauración, patología y del subsuelo

en una serie de iglesias valencianas. He detectado criptas, tumbas, estructuras previas

enterradas, suelos,…., cuyas existencias se desconocían o bien no estaban documentadas.

Muchas veces me he sentido cómplice de la historia de estas iglesias. Algunas de las iglesias

han sido:

Iglesia de San Pedro de Paterna.

Iglesia de San Juan Bautista de Atzeneta d´Albaida.

Iglesia de San Vicente Mártir de Benimámet.

Iglesia de la Santísima Cruz de Valencia (Iglesia del Carmen).

Iglesia de Nuestra Señora del Don de Alfafar.

Iglesia de San Jorge Mártir de Paiporta.

Iglesia de Nuestra Señora del Rosario de Olocau.

Iglesia de Nuestra Señora de la Asunción de Ares del Maestre.

Iglesia de Santiago Apóstol de la Pobla de Vallbona.

Iglesia de San Miguel de Jalance.

Iglesia Virgen del Socorro de Peñíscola.

Iglesia Arciprestal de Santiago de Villena.

Figura 36. Perfil en la nave principal de la Iglesia de Nuestra Señora de la Asunción de Ares

del Maestre, donde se observa los 5 niveles en el subsuelo, el nivel freático y una cripta.

Nivel 1

Nivel 2

Nivel 3

Nivel 4

Nivel 5

nivel freático

cripta


http://es.wikipedia.org/wiki/Villena

69

Figura 37. Modelo 3D y secciones del subsuelo de la Iglesia de Nuestra Señora del Don de

Alfafar, donde se observa su cripta central, 2 enterramientos y estructura enterradas.

Figura 38. Zona anómala localizada en la nave principal de la Iglesia de San Pedro de

Paterna.

Le

yenda

Iglesia Parroquial

Virgen del Socorro

(Peñíscola)

Plano de

Espacios

detectados

por

georradar Rellenos

Espacios

previamente

conocidos

Estructura

por

georradar


70

Figura 39. Planta de la Iglesia de la Virgen del Socorro de Peñiscola sobre la cual se muestra

los espacios y estructura detectados con georradar (estudio requerido por requerido por la

Fundación “La Luz de las Imágenes”).

Figura 40. Radargrama donde se observa la existencia de un espacio abovedado al pie del

altar mayor de la Iglesia Parroquial Virgen

del Socorro de Peñíscola.

Figura 41. Perfil en el altar mayor de la Iglesia Arciprestal de Santiago de Villena, donde se

ha detectado dos enterramientos no documentados.

espacio abovedado


71

Figura 42. Secciones (slices) en profundidad en la Iglesia Arciprestal de Santiago de Villena.

5.10.- Estudios 3D de yacimientos arqueológicos valencianos: Els Estrets - Racó de la

Rata (Vilafamés), Corral de Saus (Moixent) y Casas del Campo (Villena)

Como hemos visto, la prospección con georradar como apoyo en estudios de

Patrimonio Valenciano es una aplicación cada vez más habitual, aunque todavía tiene escasa

difusión en determinados sectores de la investigación arqueológica. Este tipo de estudios

previos permite a los arqueólogos determinar las zonas de mayor interés para el estudio,

limitando así las excavaciones. Puede ser una herramienta útil en trabajos de zonas especiales

donde no se pueden realizar o, si éstas se llevan a término, han de ser muy concretas y

selectivas. Por ello es una forma de ahorrar tiempo y dinero, aumentando su efectividad y

productividad. En cualquier caso se trata de un método de apoyo que no puede sustituir en

modo alguno las excavaciones arqueológicas, facilitando dichos trabajos.

Como reflejo de lo expuesto sirvan como ejemplos los estudios 3D que he realizado en

tres yacimientos diferentes por sus características y emplazamientos:

i. El yacimiento íbero de Els Estrets - Racó de la Rata se encuentra a 3 km del centro

urbano de Vilafamés y en dirección a la población de La Barona. Ocupa una posición

estratégica sobre lo alto de una mole de 283 metros de altitud que forma parte del

extremo septentrional de la sierra de les Conteses. Se trata de un espacio de hábitat de

pequeñas dimensiones (62 x 50 m) perteneciente a la cultura íbera datado entre los siglos

III-I a.C. Con el estudio de georradar se ha detectado estructuras enterradas (muros,

paredes,…), su geometría, potencia del estrato estéril superficial y la topografía del

paleorelive de este asentamiento íbero.


72

Figura 43. Representación 3D del paleorelive del yacimiento íbero de Els Estrets - Racó de la

Rata (Vilafamés) derivado de los resultados del georradar.

ii. La necrópolis de origen íbero del Corral de Saus está situada en el término de Moixent,

partida de Garamoixent, y datada entre los siglos V hasta principios del I a. C. Es una de

las más significativas en cuanto a tumbas de incineración del arco mediterráneo

valenciano. Este estudio se realizó bajo la dirección del Académico Ilmo. Sr. D. José

Aparicio Pérez. Con él se ha detectado y referenciado en planta las estructuras enterradas

detectadas.

Figura 44. Perfiles 2D de georradar realizados en el yacimiento íbero del Corral de Saus

(Moixent),

donde se observa

la presencia

de estructuras

enterradas.


73

Figura 45. Modelo 3D con secciones horizontales del área estudiada del yacimiento íbero del

Corral de Saus (Moixent).

Figura 46. Sección de anomalías en el yacimiento íbero del Corral de Saus (Moixent).

.

iii. En el término de Villena era muy probable que se encuentren enterrados restos de la

ocupación de la época romana en una superficie de 10 Ha en la partida de Casas del

Campo según los estudios realizados por el Servicio de Arqueología Municipal. Mediante

georradar se estudió en 3D el subsuelo de 2 Ha. En este estudio los resultados fueron muy

positivos, detectando estructuras enterradas que mediante excavación arqueológica se

confirmó la existencia de un asentamiento romano.


74

Figura 47. Perfil 2D de georradar realizado en el yacimiento romano de Casas del Campo

(Villena), donde se observa la presencia de una estructuras enterradas.

Figura 48. Modelo 3D de una zona del yacimiento romano de Casas del Campo (Villena).

Quiero concluir que con estos ejemplos de estudio 3D del subsuelo que la aplicación

de la técnica de georradar para estudios arqueológicos resulta muy eficaz y productiva para

estos fines, pues se trata de un método que permite, como hemos visto:

Realizar el estudio del subsuelo de forma rápida, permitiendo delimitar los

terrenos de mayor potencial arqueológico y ubicar estructuras en el subsuelo, lo

que facilita los trabajos arqueológicos posteriores.

Localizar el contacto entre los distintos materiales sedimentarios y de roca madre,

pudiéndose determinar así la máxima profundidad de excavación.

Aplicarlo en lugares donde una excavación sería inviable, como por ejemplo en el

ámbito urbano, para confirmar la existencia de elementos de los que se tenga

noticia documental.

Quisiera finalizar expresando mis agradecimientos. En primer lugar y siempre a la

Academia. A todos sus miembros y en especial a su Decano, Ilmo. Sr. D. Vicente Luis Simó

Santonja, por sus buenos consejos y apoyo que me ha ofrecido abiertamente desde que nos

conocimos. Al Académico Presidente de la Sección de Economía Ilmo. Sr. D. José María

Jiménez de Laiglesia Santonja, con el cual he tenido el honor de ser miembro agregado de la

Academia. Muy singularmente al Gerente de la Academia Sr. D. Vicente A. Gómez García

por su amistad y su templanza en tiempo de congresos.


75

Y finalmente al Ilmo. Sr. Académico D. Manuel Chueca Pazos. Desde mis inicios

como estudiante universitario en Moscú siempre le tengo que agradecer muchas cosas.

Especialmente su amistad franca y su formidable erudición generosa que siempre me ha

ofrecido y me ofrece. Han pasado algunos años desde que tuve el honor de ser miembro del

equipo del Dr. Chueca en la creación de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Geodésica,

Cartográfica y Topográfica de la Universidad Politécnica de Valencia, de la fundación del

Instituto Cartográfico Valenciano y de la constitución de la Fundación Giménez Lorente.

Todas ellas empresas difíciles que han llegado a buenos puertos gracias al buen piloto

cartógrafo-geodesta, el Dr. Chueca, gran conocedor de los portulanos actuales. Me siento

muy orgulloso y privilegiado de haber tenido y tener un maestro como él. Además es él quien

me ha apadrinado mi ingreso en esta Casa. De nuevo en mi calidad de su discípulo, gracias de

corazón.

Y desde luego, muchas gracias a todos ustedes por su paciente atención.


76

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89

CONTESTACIÓN DEL ILMO. SR. D. MANUEL CHUECA PAZOS

Excelentisim Señor Decá de la Real Academia de Cultura Valenciana

Excelentisimos e Ilustrísimos señores y señoras.

Señoras y señores.

Según el artículo siete de los Estatutos de esta Real Academia de Cultura Valenciana, los

cuarenta Académicos de Numero que la componen “serán elegidos por la Junta General

entre personas de reconocido prestigio en el ámbito cultural que hayan nacido en la

Comunidad Valenciana o que gocen de la condición civil de valencianos”.

Puedo asegurarles que en la ocasión presente se cumple con saciedad la prescripción exigida.

Porque conozco bien al nuevo Académico. He sido testigo cercano de toda su brillante

trayectoria profesional, sólida y asentada a pesar de su juventud y, si me permiten la vanidad

de viejo universitario, tengo a alto honor haber contribuido a ella, siquiera modestamente. El

Profesor García hace tiempo que vuela solo. Hago votos para que llegue tan alto y tan lejos

como merece y yo deseo.

Y me honro en referirme a él como firme compañero, colega y ante todo, amigo.

Va para treinta años que otro llorado y entrañable amigo, el Profesor Doctor José Luis Santos

Lucas, Secretario General a la sazón de la Universidad Politécnica de Valencia, donde yo era

Vicerrector, me comentó que conocía a un muchacho excelente, perteneciente a una

intachable y laboriosa familia de Benimámet, para el que me pedía el apoyo necesario para

conseguirle la oportunidad vocacional que a su juicio merecía. Y les ahorro detalles, el Doctor

Santos aportó un mucho, yo un poco, y el estudiante Francisco García García partió con

rumbo a Moscú, becado por la Asociación de Amistad España URSS. Así se dice como muy

fácil. Más adelante me propongo aportar algún detalle adicional descriptivo.

Y en 1991 el nuevo Académico se graduó como Ingeniero de Minas en Geofísica en el

Instituto de Prospección Geológica de Moscú, extinta Unión Soviética. Vuelto a España, su

título fue convalidado por el Ministerio de Educación y Ciencia como Ingeniero de Minas en

1992.

Entre tanto, en la Universidad Politécnica de Valencia se iba abriendo paso trabajosamente la

implantación de los estudios de Ingeniería Geodésica, Cartográfica y Topográfica. Partiendo

prácticamente de cero. Sí, señoras y señores, ésta era la situación al final de los años ochenta

del pasado siglo en la tierra de Jorge Juan y Gabriel Ciscar, entre otros Ingenieros Cartógrafos

valencianos de reputación universal. Si lo sabré yo que estaba al frente del Proyecto, con la

indispensable, entusiasta e inestimable ayuda de un equipo de excepción, del que ya formaba

parte como Profesor Interino Asociado el recién graduado Francisco García. Pues bien, por

todo ello tuvo que acudir a la Universidad Politécnica de Cataluña donde podía obtener y

obtuvo en 1994 el título de Master en Ingeniería Sísmica Dinámica Estructural, y en 1997 el

de Grado de Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos.


90

Profesor Asociado como hemos dicho en 1991, Titular de Escuela Universitaria en 1999,

Titular de Universidad en 2003. Catedrático de Universidad en 2007. Queda completo a nivel

máximo su cursus honorum universitario.

Francisco García desempeñó, desempeña y estoy seguro que desempeñará un importante papel

en el desarrollo y progreso de la Ingeniería Cartográfica Académica y no Académica de la

Comunidad Valenciana. En la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Geodésica de la

Universidad Politécnica de Valencia siendo yo Director, si acerté alguna vez fue cuando le

nombré en 1994 Subdirector del Area ERASMUS y de Relaciones Externas e Internacionales.

El resultado, en un tiempo bien corto por cierto, fue que llegó a coordinar 39 acuerdos

bilaterales con lo más granado de las Universidades Europeas dentro del programa

SÓCRATES. Desde la Sorbona Francesa hasta la Universidad Politécnica de Varsovia. En

2001 nuestra Escuela era ya un peso pesado entre sus pares coordinando la Red Temática

EEGECS (European Education in Geodetic Engineering , Cartography and Surveying),

compuesta por más de 150 Universidades, en Proyecto promovido y financiado por la Union

Europea. El Coordinador era Francisco Garcia. Naturalmente, a mi jubilación en 2005 el

cuerpo electoral de la Escuela le eligió Director, cargo que desempeña actualmente.

Y también me ha sucedido, con ventaja, en la Dirección de la Fundación Giménez Lorente de

la Comunidad Valenciana, lujo de la Ingeniería Cartográfica de la Universidad Politécnica de

Valencia, que alberga, difunde y pone a disposición de estudiosos e investigadores entre otras

joyas cartográficas, la mejor colección existente de cartas, mapas y planos antiguos de

Valencia. Las grandes Universidades del Mundo se caracterizan por sus lujos, que además

reportan excelentes dividendos culturales, científicos y tecnológicos. Porque, créanme,

cualquier persona que haya colacionado la titulación de Ingeniero en Geodesia y Cartografía

debe estar, por ejemplo, en condiciones de abordar con suficiencia la estadística matemática

de una aplicación compleja de geodesia espacial. Pero lo hará mejor si, además, sabe lo que es

una ballestilla o báculo de Jacob, distingue un astrolabio medieval de un nocturlabio, y ha

visto y manejado alguna vez una carta plana portulana mediterránea, mallorquina, genovesa,

catalana, valenciana... que tanto da, siendo capaz de apreciar su belleza y valorar y conocer

su historia. Es triste constatar que ocasionalmente algún frio tecnólogo contemporáneo

discrepa, incluso desde encumbrado sitial universitario. Si no fuera por el mal que propicia

solamente sería digno de compasión, porque corre el riesgo cierto de transformarse en una

semoviente integral doble , chata y estéril. Pues que allá se apañe , con su pan se lo coma, y

que al que Dios se lo dé, San Pedro se lo bendiga. Y seamos discretos y no demos más cuartos

al pregonero, ni incurramos en iras de gente principal, que a la Justicia y la Inquisición,

chitón.

Francisco García es perfectamente consciente de todo ello y a pesar de todo y no carente de

disgustos y sinsabores promueve y defiende desde su sólida formación humanística la

filosofía que acabo de esbozar. Puedo de nuevo dar fe de ello porque con su erudición y

amplio bagaje intelectual ha colaborado conmigo y otros buenos colegas en empeños nada

tecnológicos como la publicación del “Compendio de Historia de la Ingeniería Cartográfica”,

libro de vanguardia en español hasta donde se me alcanza sobre el tema, o la “Ingeniería

Cartográfica en la Comunidad Valenciana. Su Pequeña Historia”.

Pero he dicho que el Profesor García vuela solo. Y tan alto que en su curriculum elaborado de

acuerdo con el modelo oficial de la Comisión Interministerial de Ciencia y Tecnología, a

disposición en la Real Academia de Cultura Valenciana, figuran hasta la fecha 21


91

participaciones en Proyectos de I+D financiados en Convocatorias Públicas, 42 Publicaciones

o Documentos Científico-Técnicos, 13 participaciones en Contratos de I+D de especial

relevancia con Empresas y Administraciones Públicas, cuatro de ellos con costo total de

proyecto comprendido entre los 100.000 y 500.000 euros, 56 contribuciones aportadas a

Congresos Nacionales e Internacionales, 3 Tesis Doctorales dirigidas, 4 participaciones en

Comités y Representaciones Internacionales... y algunas cosas más. Sería interminable intentar

siquiera una pormenorización. Y todavía le esperan más de 25 años de seguramente fértil vida

oficial. Que maravilla.

Es una autoridad reconocida internacionalmente en Técnicas Geofísicas no Invasivas,

especialmente en su aplicación al Estudio del Patrimonio Histórico Artístico.

Y ha intervenido, en campañas anuales durante el bienio 2002-2003 y el trienio 2005-2008 en

el Proyecto Oficial de “Estudio de la Actividad Vulcano-Tectónica de la Isla Decepción y su

Entorno, en el Continente Antártico”. A partir de los Polos solo se puede descender de latitud.

Cuando se ha hecho Geofísica en la Antártida, la Comunidad Científica reconoce que no se

puede avanzar más en la especialidad. Es el primer ingeniero cartógrafo valenciano, hasta

donde se me alcanza, que ha llegado hasta allí. Con ello resumo cuanto antecede.

Manda el Protocolo centenario de estos actos, sin necesidad alguna de estar escrito para

respetarse puntualmente, que después de evaluar con justeza los méritos del nuevo académico,

se comente su discurso. Y como el tiempo apremia y no he sido capaz de resumir más la

caudalosa biografía del Profesor Doctor Francisco García, trataré de ser ahora más breve.

Francisco García, como ingeniero cartógrafo legítimo, respeta y ama a la Naturaleza. Esa es la

vocación básica de cuantos compartimos su especialidad, no solo compatible, sino

necesariamente asistida de la más elevada tecnología. Su condición humana y humanista le

impide herir a nuestro Globo con algo más que el regatón de un trípode. Y trata de estudiarlo,

medirlo, analizarlo, acceder a su mejor conocimiento y desvelar sus secretos con finura y

tacto exquisitos.

En su discurso da buena prueba de ello invitándonos a un breve pero intenso discurrir por la

Historia de la Ciencia en general, que poco a poco va enfocándose sobre las Ciencias de la

Tierra, la Ingeniería Cartográfica y finalmente en la Ingeniería Geofísica Prospectiva y no

Prospectiva. Distingue las tecnologías gravimétricas, sísmicas, y geoeléctricas y desemboca

en una moderna tecnología de vanguardia, desarrollada en no más del último cuarto de siglo,

en la que, según dije, es autoridad indiscutible. Se trata de la aplicación al estudio del

Patrimonio de los procedimientos de prospección no invasivos por georradar, GPR, “Ground

Penetrating Radar”.

En mi opinión, nada hay que corregir al respecto, poco que añadir y menos que completar.

Pero es preciso que justifique mi presencia hoy y aquí demostrando que he disfrutado, como

así ha sido con la lectura atenta del discurso del Profesor García. Así tal vez me atrevería a

apuntar que merece la pena ampliar la nómina de sabios geofísicos españoles, que reduce

básicamente al Ingeniero de Minas José García Siñeriz y su libro “Los Métodos Geofísicos de

Prospección”, editado en 1928 por el Instituto Geológico y Minero de España.


92

Hubo algunos más. Apelando a mis recuerdos, mis viejos papeles, y los que heredé de mi

padre, tengo a mano un facsímil de las “Lecciones Entretenidas y Curiosas Físico Astrológico

Meteorológicas sobre la Generación, Causas y Señales de los Terremotos” fechado en

Salamanca en 1756, motivado por el gran terremoto de Lisboa del primero de Noviembre de

1755, y debido al Catedrático de Matemáticas de su Universidad Doctor Isidoro Ortiz

Gallardo de Villarroel, que es todo un precursor.

Y saltando más de siglo y medio, entiendo que el Instituto Geográfico Nacional también tuvo

y tiene algo que aportar. Así Vicente Inglada Ors, que dicho sea de paso, era alicantino,

Teniente Coronel de Estado Mayor e Ingeniero Geógrafo, Cofundador con Juan Lopez

Lezcano y Director de la Estación Sismológica Central de Toledo en 1910, tradujo del alemán

y publicó en 1921 el clásico “Conferencias sobre Sismometría” del Príncipe Ruso Boris

Galitzin, de la Academia Imperial de Ciencias de San Petersburgo. Por cierto que el libro

reproduce una carta de puño y letra del príncipe en francés autorizando la traducción, fechada

en 29 de Abril de 1916. Tacha San Petersburgo y escribe Petrogrado. Da que pensar....

El mismo Inglada publicó sus “Observaciones Gravimétricas” en 1922 y “La Sismología. Sus

Métodos y el Estado Actual de sus Problemas Fundamentales en 1923”. Y docenas de

publicaciones más, entre ellas su magistral “Estudio sobre propagación de las Ondas

Sísmicas” en 1942. Falleció en 1949 rodeado de honores nacionales e internacionales y no es

aventurado afirmar que, además de una reconocida referencia mundial, es a lo menos uno de

los padres de la Geofísica y en especial de la Sismología Española. Un detalle más poco

conocido. Era un verdadero pozo de ciencia y un señor muy serio. Sin embargo, disfrutaba de

una vena humorística mediterránea absolutamente genial, que a mí me recuerda, si bien en

tono menor y científico y ustedes me entienden a Josep Bernat i Baldoví. Firmando “Gil

Nada” y publicando siempre en Toledo, a beneficio del Colegio de Maria Cristina para

Huérfanos de la Infantería, conservo como oro en paño el opúsculo “El Proceso de ” donde

describe en un alarde de regocijada erudición matemática el proceso a que fue sometido el

número acusado de encubrir las relaciones entre una bellísima circunferencia y su

diámetro. Me reservo la sentencia, simplemente fantástica, y estoy dispuesto a facilitar una

copia a quien lo desee. Pero el original no sale de mi biblioteca ni con la Guardia Civil. Y me

he extendido tanto porque es otro valenciano más injustamente olvidado. No es el único....

Y mencionaría también, dentro del Instituto Geográfico, a Guillermo Sans Huelin,

gravimetrista de excepción, a Alfonso Rey Pastor, hermano del matemático, que ha dado su

nombre al actual Observatorio Geofísico de Alicante, a Juan Bonelli Rubio, a Luis de Miguel

González Miranda, y deteniéndome hacia el segundo tercio del siglo pasado, a Gonzalo Payo

Subiza, Julio Mezcua Rodríguez y Alfonso López Arroyo.

Pero retomemos el hilo del discurso del Profesor García. Según explica, todo estriba en emitir

un frente de radiación electromagnética generalmente vertical dentro del rango de frecuencias

de 10 a 1.000 MHZ, que se refleja en las distintas capas del terreno en estudio hasta una

profundidad de 50 metros. Se interpreta el frente de retorno y se traduce en resultados

métricos y físicos. Muy simple.

Si no fuera porque se requiere un bagaje físico matemático junto con un apoyo estadístico e

informático de primera magnitud. Lo ha expresado de forma magistral y no repetiré la larga

serie de aplicaciones que ha culminado con éxito porque de ello acabamos de ser testigos.


93

Sin embargo, he de volver a justificar mi presencia en este acto. El Profesor García afirma,

incluso en el título, que su discurso y su trabajo trata de Geofísica no Cartográfica. Me

permito no compartir dicha opinión. Y si antes me he referido a un ingeniero cartógrafo y

geofísico valenciano de excepción que nació en Alicante en 9 de Enero de 1879, ahora acudo

a la autoridad de otro nacido en Benimámet casi un siglo después. En 4 de Junio de 1965. Se

trata del Profesor García. Porque entre mis papeles he recordado dos trabajos suyos, he ido a

por ellos, y los he consultado. El primero se titula “Prospección Eléctrica. Georradar GPR

(Ground Penetrating Radar)”. No tiene fecha pero estoy seguro que lo escribió hace de doce a

quince años. En el se desarrollan todas las matemáticas que ha tenido el buen gusto y la

cortesía de ahorrarnos en su disertación. Se estableció para una aventura académica

internacional que iniciamos en Argentina y arruinó el Corralito. El segundo se titula “Técnica

de georradar para la inspección y diagnóstico de conjuntos arquitectónicos: cartografiado de

estructuras enterradas y patologías constructivas. Modelización 3D.” Y hago notar, además de

la confesión de parte, que algunas de las estructuras citadas se citan detalladamente en el

discurso que hemos escuchado.

En el primer trabajo se detalla la doctrina. En el segundo, la praxis. Y el resultado cifrado y en

mi opinión difícilmente discutible, es que en general la Geofísica Prospectiva por Georradar

tal vez no llegue a ser cartográfica. Pero las precisiones centimétricas con fiabilidad cercana a

la certeza que consigue y demuestra el Profesor García en la métrica de sus modelos

analógicos tridimensionales del terreno, fácilmente transformables en digitales, entran de lleno

en lo que hoy se conoce como Aplicaciones no Topográficas de la Cartografía. En lenguaje

llano, es un trabajo cartográfico de precisión, ciertamente no al alcance de cualquiera.

Y la tercera y última parte de un discurso de contestación debe referirse a la calidad humana

del nuevo académico. Podría ser acusado de imparcial en vista del profundo afecto que nos

une. En consecuencia, creo que acerca de su valía y modestia he aportado pruebas fehacientes.

Ahora me referiré solamente a dos anécdotas muy ilustrativas, a las que me referí al principio

de esta intervención. Cuando era estudiante en Rusia, el entonces muchacho de Benimámet

solía venir a verme durante las vacaciones entre curso y curso. Me interesaba por él,

cambiábamos impresiones y un año me dijo: “Este curso vuelvo francamente animado. Por

que me llevo suficiente leche en polvo para poder desayunar casi todos los días”. Al año

siguiente su optimismo creció porque agregó a la leche una cantidad suficiente de pan rallado

que pensaba dosificar a dos o tres cucharadas diarias.

Y una vez graduado o a punto de graduarse, en plena perestroika, un viejo colega, el eminente

Profesor Pentza, de la Universidad de Tifflis, en Georgia se vió reducido literalmente a la

condición de pedir limosna a la puerta de la Universidad. Un grupo de amigos decidimos

socorrerle enviándole algunos dólares que aliviaran su situación angustiosa. Pero no había

certeza alguna de que el dinero llegara a sus manos. Con evidente riesgo, incluso personal, el

Profesor García actuó de correo en un enlace propio de John Le Carré, en el Metro de Moscú.

Modesto, estoico y solidario.

Además, joven y trabajador. Lo ha demostrado ya en la Real Academia de Cultura Valenciana

en el Comisariado del Congreso que celebramos en el año 2008. Y en los Cursos y Jornadas

que se han impartido y esperamos seguir impartiendo en la Sección de Ingeniería Cartográfica

en los últimos dos cursos. Algo me dice que más pronto o más tarde tendrá nuevo Director.


94

Como la Escuela de Ingeniería Geodésica y la Fundación Giménez Lorente de la Universidad

Politécnica. Y será para mejor y yo no podré experimentar satisfacción mayor.

En nombre propio y de esta Real Academia, que espera mucho de ti, enhorabuena y

bienvenido, amigo, compañero y colega.


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