1. El desafío de la impenetrabilidad en las PDER
Un desafío recurrente en las campañas recientes son los sondeos en pilas de disposición de estériles y relaves, las PDER. Son macizos construidos, heterogéneos por naturaleza: capas de relave fino y saturado se alternan con estéril compactado y bloques de roca. El piezocono es el ensayo de referencia para caracterizar las capas blandas de esas estructuras, pero el hincado se detiene en el primer horizonte resistente. Ejecutado sin apoyo de perforación, el CPTu resulta en profundidades reducidas y en pérdida de información exactamente de las capas subyacentes que interesan a los análisis de estabilidad y de susceptibilidad a la licuación.
Insistir en el hincado contra bloques también daña el equipo: la punta, los anillos de sellado y las celdas de carga del cono trabajan fuera de rango, y las barras se flexionan. La respuesta técnica es alternar hincado y perforación en el mismo sondeo, con equipo y personal preparados para las dos operaciones.
2. De dos sondas a una
Hasta entonces, el cliente resolvía ese escenario con dos sondas: un penetrómetro para el CPTu y una sonda rotativa para la desobstrucción de las capas impenetrables. El arreglo ponía más personas en la plataforma de trabajo, más expuestas, y representaba más costo.
Con la sonda multifuncional, la desobstrucción pasa a ser realizada por la propia sonda, que también toma muestras en esas capas. El ensayo, la desobstrucción y el muestreo quedan concentrados en un único equipo y en un único sondeo.
La ganancia es doble. Menos personas en la plataforma significa menos exposición a los riesgos típicos de una estructura minera: tránsito de equipos pesados, izajes y manipulación de barras y revestimientos. Y una única movilización significa reducción directa de costo para el cliente: menos transporte, menos días de equipo y personal, y cronograma más corto, sin las esperas de reposicionamiento entre dos máquinas.
3. El ciclo operativo: hincado, perforación y reanudación
La sonda multifuncional reúne en la misma máquina el hincado estático del piezocono, la perforación rotativa y el muestreo. Anclada al terreno, obtiene la reacción de hincado de sus propias anclas, sin depender de lastre. El cono avanza a 20 mm/s, velocidad estandarizada en norma. Cuando encuentra material impenetrable, el equipo retira el cono, perfora y reviste el tramo obstruido con la misma sonda y reanuda el hincado desde la base del revestimiento. El ciclo se repite en cada nueva obstrucción, hasta la profundidad de proyecto.
El ciclo está registrado en video, con la sonda multifuncional ejecutando el ensayo en campo (en portugués):
4. Estratigrafía completa del sondeo
Hay una ganancia adicional: el suelo ensayado por CPTu también se muestrea con tubo sacatestigos, es decir, el avance por las capas va acompañado de recuperación de muestras. En los tramos impenetrables, la perforación puede recuperar testigo del material que el cono no atraviesa; en las capas ya ensayadas, la misma sonda muestrea con sacatestigos o muestreadores dedicados.
El sondeo pasa a entregar un perfilaje continuo del terreno: dato digital del piezocono en los tramos hincados y testigo físico en los demás, con clasificación táctil-visual, granulometría y humedad que validan el perfil interpretado y sustentan retroanálisis. Es la estratigrafía completa de la vertical.
5. El cuidado con la punta del cono y la saturación
La operación exige atención. Alternar entre desobstrucción e hincado del piezocono en el mismo sondeo demanda un operador atento y experimentado, para no dañar la punta del cono en la transición entre las capas. Es ese cuidado el que preserva la calidad del ensayo a lo largo de toda la vertical.
La confiabilidad de la lectura de presión de poros depende de la saturación del elemento poroso del cono, hecha en campo con glicerina desaireada bajo vacío antes de cada ensayo. En sondeos con ventanas de perforación el cuidado se redobla: en cada reanudación, el equipo verifica la saturación y las lecturas de referencia del cono antes de volver a hincar.
6. Lo que el piezocono entrega en las capas blandas
Las capas de relave fino y suelo blando entre los horizontes resistentes son justamente las que gobiernan el comportamiento de la estructura. En ellas, el piezocono entrega:
- Estratigrafía continua cada 1 o 2 cm: resistencia de punta (qt), fricción lateral (fs) y presión de poros (u2), base de la clasificación por comportamiento (SBT);
- Resistencia no drenada y estado del material, distinguiendo comportamiento contractivo y dilatante, insumo directo de los análisis de susceptibilidad a la licuación;
- Ensayos de disipación, que miden el régimen de presiones de poros y el coeficiente de consolidación de las capas de interés;
- Velocidad de onda de corte (Vs) en el módulo sísmico del SCPTu, de la cual se obtiene el módulo de rigidez a pequeñas deformaciones (G0).
7. Caso real: SCPTu con drill out
El perfil de abajo es de un piezocono sísmico ejecutado por Damasco Penna en PDER, en octubre de 2025. Las franjas DRILL OUT marcan las ocho ventanas en que el hincado fue interrumpido por material impenetrable y el tramo fue perforado y revestido por la propia sonda. Entre ellas, el cono registró resistencia de punta, fricción lateral y presión de poros de forma continua, incluida la espesa capa de comportamiento arcilloso entre 13 y 22 m, caracterizada además con más de veinte ensayos de disipación a lo largo del sondeo.
8. Ganancias sobre el arreglo convencional
En el arreglo convencional, el sondeo obstruido exige una perforadora de apoyo además del equipo de hincado: dos máquinas, dos cuadrillas y transferencias de plataforma en cada obstrucción. Con la sonda multifuncional, todo el ciclo ocurre en la misma máquina.
| Aspecto | Arreglo convencional (dos máquinas) | Perforación combinada (sonda multifuncional) |
|---|---|---|
| Movilización | Equipo de hincado y perforadora de apoyo, con transportes separados. | Una única máquina ejecuta hincado, perforación y muestreo. |
| Personas en campo | Dos cuadrillas en el área, con mayor exposición en estructura minera. | Una cuadrilla, menos personas expuestas y plataforma más ordenada. |
| Cronograma | Espera y reposicionamiento de máquinas en cada obstrucción. | Transición entre hincado y perforación en minutos, en el mismo sondeo. |
| Profundidad | Ensayo frecuentemente terminado en el primer horizonte resistente. | Perfil completo hasta la profundidad de proyecto. |
| Muestreo | Depende de la perforadora de apoyo y de nueva plataforma. | Sacatestigos y muestreadores en la misma campaña, en el mismo sondeo. |
| Costo para el cliente | Dos movilizaciones, más días de equipo y más transporte. | Reducción directa de movilización, días de equipo y plazo. |
9. Conclusión
La perforación combinada con sonda multifuncional transforma el CPTu en terrenos obstruidos: el ensayo deja de detenerse en el primer bloque y pasa a entregar el perfil completo de la estructura, con presiones de poros, disipaciones y velocidad de onda de corte en las capas blandas y testigo físico en los tramos impenetrables. En el caso presentado, el piezocono sísmico atravesó ocho ventanas de perforación y alcanzó la profundidad de proyecto, en una única movilización. Para el cliente, eso significa una campaña más rápida, menos personas expuestas en campo, menor costo y una caracterización geotécnica técnicamente más defendible.