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 a la superficie, perfora y reviste el tramo obstruido con la misma sonda, sustituye el elemento poroso por uno nuevo, previamente saturado, 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. Para bajar el revestimiento hasta la obstrucción siguiente, la sonda perfora con sacatestigos el tramo que el cono acaba de ensayar y recupera testigo de ese mismo material, en la misma vertical. 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. Integridad de la punta y saturación en cada ventana
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 medición de presión de poros (u2) solo es confiable con todo el sistema de medición plenamente saturado, desde el elemento poroso hasta la cámara del transductor. Al retirarse para cada ventana de perforación, el cono sale del sondeo y el filtro queda expuesto al aire, al fluido de perforación y a los finos en suspensión: pierde saturación y puede colmatarse. Por eso, en cada ventana el elemento poroso se descarta y se sustituye por uno nuevo, previamente saturado, y no solo se verifica.
El aire atrapado aumenta la compresibilidad del sistema y produce respuesta desfasada (time lag), picos atenuados, presiones de poros subestimadas y, en capas dilatantes, riesgo de cavitación. El error se propaga: u2 entra en la corrección de la resistencia de punta (qt = qc + u2(1 − a)), en el parámetro Bq, en la clasificación SBT y en la interpretación de las disipaciones (t50, ch).
- Saturación previa: los elementos porosos de reposición permanecen sumergidos en glicerina desaireada bajo vacío, listos para cada cambio;
- Montaje sin aire: filtro nuevo y cámara de presión de poros montados llenos del fluido de saturación, sin atrapar burbujas;
- Lecturas de referencia: cero de qc, fs y u2 registrado antes de cada reanudación y deriva del cero verificada al final del ensayo.
Así, cada tramo hincado comienza con el sistema de presión de poros en las mismas condiciones del inicio del sondeo, y la respuesta de u2 en las capas blandas se mantiene comparable a lo largo de toda la vertical.
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, incluido el tramo continuo entre 13 y 22 m, de resistencia de punta moderada y fricción lateral elevada, investigado con nueve de los más de veinte ensayos de disipación ejecutados en el sondeo.
En la interpretación, el tramo inmediatamente debajo de cada base del revestimiento se trata como zona de transición: el suelo allí fue perturbado por la perforación y el cono aún no alcanzó el régimen estacionario de penetración. Los segmentos cortos registrados justo después de algunas ventanas, como en 7, 12 y 23,5 m, pertenecen a esa zona y no se usan de forma aislada en la parametrización. El revestimiento, a su vez, actúa como guía de las barras y reduce la longitud libre sujeta a pandeo, lo que favorece la verticalidad del sondeo profundo.
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 el mismo sondeo, sin cambio de máquina. |
| 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.