Hace unas semanas mi esposa salió a pasear al perro y me mandó cuatro o cinco fotos de unas cajas naranjas plantadas por todo el barrio. Tenían tarjetitas explicando que eran geófonos y un código QR que llevaba a un sitio con todos los detalles. Múnich estaba siendo sometida a un sondeo sísmico a gran escala para mapear el agua subterránea, con el objetivo de usarla para calefacción y generación geotérmica en el futuro cercano.
¿Cómo se mapea a cinco kilómetros bajo tierra?
Se golpea el suelo, enviando ondas de choque hacia abajo, y después se escuchan sus reflejos. En los límites entre capas distintas, el cambio en la velocidad del sonido en cada medio provoca reflexiones. Calcular el tiempo que tardó un reflejo determinado en llegar hasta uno permite deducir a qué profundidad está ese límite.
El procedimiento del sondeo funciona así: los geófonos se instalan a intervalos de unos 20 metros, en líneas separadas por unos 300 metros que corren aproximadamente de norte a sur, mientras los "vibrocamiones" recorren un trayecto de este a oeste creando microsismos cada 20 metros. Cubrir una superficie de 1.000 kilómetros cuadrados con más de 120.000 puntos de muestreo, excitándolos 86.000 veces, va a tomar un buen rato. Por suerte para mí, empezaron por mi parte de la ciudad.
Agua caliente
Como la Tierra es esencialmente una bola de metal fundido caliente con una corteza exterior delgada y quebradiza, y como hay decaimiento radiactivo incluso dentro de esa parte crujiente, la temperatura sube a medida que uno excava: aproximadamente 30 °C por kilómetro. Y Múnich tiene esta fantástica fuente de agua plegada bajo tierra en una capa que data del Jurásico, lo que la hace baja en minerales disueltos y la sitúa a unos 3 km de profundidad, a 100 °C. Resulta ser el punto justo entre la dificultad de perforar y el calor que se obtiene al hacerlo.
Bendecida con agua caliente bajo tierra, la pregunta es cómo aprovecharla mejor. El plan actual es situar varias plantas geotérmicas alrededor de la ciudad, perforar en cada sitio pozos relativamente grandes que lleguen de 1 km a 2 km, y desde ahí perforar en diagonal para desplegarse hacia una fuente de agua más amplia. Esta perforación de alcance extendido extrae de un reservorio de calor mayor, evita los puntos fríos y sólo hace poco se volvió técnicamente viable.
Ahí entra el estudio GIGA-M. Un mapa 3D del subsuelo ayudará a planificar dónde poner las plantas, en qué direcciones habrá que perforar los ramales y cómo coordinar mejor el recurso. Se hicieron varios sondeos menores en los últimos 20 años, y Múnich y sus alrededores ya tienen varias plantas geotérmicas, pero este estudio apunta a rellenar todos los huecos.
El cazador y su presa
Era jueves por la mañana cuando mi esposa creyó escuchar golpes y un zumbido afuera. Se equivocaba, pero nos hizo mirar el mapa en línea, y aunque todavía no estaban en nuestro barrio, sí estaban a distancia corta en auto. Tiré la cámara y el trípode al auto y salí.
Afuera, en el campo, justo a las afueras de Grossdingharting, vi una columna de polvo levantándose de un potrero. ¿Era un agricultor arando? ¿O era un vibrocamión? Manejé por el bosque por un camino de tala y, al salir, quedé casi cara a cara con las bestias.
Eran ruidosos, y sentí el retumbe cuando bajé del auto, así que corrí a preguntar si podía filmarlos. Dijeron que sí, y armé el trípode. En el primer video, aparentemente no había apretado bien la cámara al trípode y se soltó por la vibración. Así que corrí otros 20 metros más allá y ajusté todo.
No voy a mentir: era extremadamente ruidoso y muy emocionante.
¿Por qué hacen un barrido de frecuencia?
Cuando uno se para al lado de uno de estos aparatos, primero vibra, después se escucha un tono grave, y luego sube y se detiene. Evidentemente están haciendo un barrido de frecuencia, igual que se usaría un chirp de sonar para desenredar los múltiples reflejos entre sí.
El barrido implica que, incluso si reciben dos reflejos a la vez, van a escuchar dos tonos distintos porque una señal viajó más lejos y proviene de la parte más temprana y grave del impulso. Además genera una firma muy fácil de encontrar. Correlacionar esos tiempos de vuelo a lo largo de todo el arreglo de geófonos entrega el mapa 3D de las discontinuidades entre capas.
En una versión limpia del audio se aprecia que barren desde algo así como 6 Hz hasta unos 96 Hz. El extremo inferior suena como martilleo distinguible, y el superior como un zumbido.
El detalle de ingeniería: sincronizar sin GPS en cada sensor
Por supuesto, el tiempo de vuelo importa. Le pregunté al ingeniero si cada geófono tenía una base de tiempo GPS, y me contó amablemente que los geófonos individuales no la tienen, sale demasiado caro, pero que al instalar uno lo conectan a un notebook con GPS que registra la ubicación y ajusta el reloj del geófono. Cuando los recogen, registran la ubicación de nuevo, vuelcan la hora para verificar que los relojes no se hayan desviado demasiado, y después descargan todos los datos con marca de tiempo.
¿Y por qué andan de a pares? Simplemente porque así producen el doble de vibración. Los dos camiones están sincronizados en fase, de modo que emiten como uno solo. Los camiones llevan un reloj disciplinado por GPS, así que saben exactamente cuándo empiezan cada ciclo y pueden derivar el tiempo de vuelo hasta todos los geófonos receptores. El resto es matemática.
