Sondeos Mecánicos:

1- Preámbulo

2- Antecedentes

3- Qué son

4- Para qué sirven

5- Cuantos tipos hay

6- Muestreos o testigos

7- Equipamiento necesario

8- Avances tecnología

9- Como contratar

10- Calidad

1-    Preámbulo:

Este artículo está orientado al público general no familiarizado con las tecnologías y actividades investigativas de las Geociencias, y su propósito es de difusión general.

2-    Antecedentes:

El hombre siempre ha demostrado interés en conocer la composición del terreno a sus pies, sea para edificar estructuras seguras, sea para aprovecharlo como fuente de materia prima industrial, minera, o para extraer sus aguas subterráneas entre muchos y variados propósitos, y que lo han movido a ingeniar mecanismos exploratorios del subsuelo, entre los cuales, los sondeos mecánicos ocupan la atención de este artículo.

3-    Qué son:

De un modo simple, podemos definirlos como una perforación que practicamos por medios mecánicos a través del terreno, para a medida que los atravesamos en cualquier dirección ir tomando muestras del terreno y así conocer su estructura y/o composición por medio de ejecución de análisis y ensayos de laboratorio de diversa índole de acuerdo al interés que nos mueve según sea para áreas de la geotecnia, geología en general, mineralogía, hidrogeología, etc.

4-    Para que sirven:

El propósito fundamental es poder preparar con la ayuda de los datos obtenidos durante su perforación, de la observación de las muestras o testigos extraídos, así como de los datos de análisis y ensayos de laboratorio, y otros que en ocasiones se realizan directamente en el terreno, lo que podríamos llamar una radiografía del mismo, que solemos llamar perfil geológico.

Actualmente el interés principal que nos mueve en nuestro país a realizar sondeos mecánicos está dirigido a:

-       Geotecnia

-       Geología

-       Minería

-       Hidrogeología

En el área de la geotecnia, nos proporcionan interesantes datos; si nos referimos a la mecánica de suelos tan utilizada para reconocimiento de terrenos en que se edificarán diversos tipos de estructuras, las muestras recuperadas, los ensayos realizados “in situ” y de laboratorio nos proporcionan los parámetros requeridos para el diseño de un sistema de fundaciones seguro y económico, así como nos permiten prever diferentes condiciones a encontrar en los procesos de excavación para las mismas, como por ejemplo, necesidad de entibamiento, infiltración de aguas, etc.

En el área de la Geología y la Minería, por medio de los sondeos mecánicos obtenemos muestras o testigos de rocas de diferentes caracterizaciones geológicas, y asimismo de la observación de dichas muestras y de los análisis mineralógicos, petrográficos, etc., logramos determinar no sólo el posible contenido de minerales de interés económico, sino además su edad geológica, necesaria para correlacionar un sin número de factores que nos permiten imaginar el comportamiento de un yacimiento mineral.

Si nos referimos a la Hidrogeología, nuestro interés suele circunscribirse además de determinar la presencia de acuíferos, de su potencial y características de las aguas encontradas, pero sin descuidar la caracterización geológica como en el caso de la minería, pues nos ayudará a evaluar más correctamente el comportamiento del acuífero.

5-    Cuantos tipos hay:

A medida que pasa  el tiempo, y los conocimientos de mecánica e hidráulica avanzan a pasos agigantados, nuevas maquinarias y tecnologías de perforación y de muestreo surgen.

Si en un principio varios siglos atrás, los chinos perforaban la tierra con equipos primitivos cuyas barras  de perforación estaban construidos con cañas de bambú, no fué hasta el inicio de la era industrial en el siglo XIX, cuando con el advenimiento de los motores de vapor y de explosión, que se pudo contar con equipos de perforación confiables que nos permitieran alcanzar profundidades importantes medidas en cientos de metros.

Los tipos principales de perforadoras suelen dividirse de acuerdo al proceso operativo básico a saber:

-       Percusión

-       Rotación

-       Roto percusión

Los equipos a percusión operan en base a golpear y destruir el terreno con una barra provista de una punta de material muy duro, que va pulverizando el suelo o roca, y que con ayuda de un bailer o cubo, se extrae, proporcionando una muestra.

Los equipos a rotación, en cambio operan en base a girar una barra hueca que tiene en su punta una broca provista de dientes de metal duro que según su tamaño y forma al girar van gastando o desgranando el terreno, proporcionando asimismo un testigo o muestra.

Esta operación produce calor y virutas, y por medio de la circulación de un fluido (agua o aire), se logra enfriar la broca y hacer salir las virutas a la boca de la perforación.

En el caso de las perforadoras a roto-percusión, se hace un uso combinado de ambas tecnologías, la percusión al mismo tiempo de la rotación.  Estos equipos suelen utilizar aire comprimido como fluidos de perforación, y el martinete rotoperforador que en un principio formaba parte de la perforadora en el exterior, hoy en día gracias a los avances tecnológicos, pueden ser colocados dentro de la perforación con una importante reducción de energía que se perdía desde la perforadora en el exterior hasta el fondo de la perforación, esta nueva tecnología se le llama Martillo de Fondo (Down Hole Hammer).

6-    Muestreo o testificaciones:

Ambas palabras suelen tener el mismo significado, pero en ciertos países o disciplinas de las Geociencias suele aplicarse el término “Muestra” cuando se trata de un “Suelo”, que no tiene consistencia y el término “Testigo” cuando se trata de roca o de un terreno compacto cementado y consistente.

A medida que el hombre logró perforar la tierra no se contentó con extraer las virutas o material molido, y sintió curiosidad por obtener muestras o testigos de los terrenos atravesados, ideando diversos tipos de muestreadores, que para “Suelos” solían ser tubos metálicos con un borde cortante que se clavaba en el terreno y al extraerlo a la superficie traía consigo una muestra.

Si se trataba de roca, utilizaba un tubo metálico provisto de una broca o corona con dientes de material duro, (acero, carburo de tungsteno, diamante), el cual haciéndolo girar cortaba la roca, y según penetraba en ella un cilindro de ella se alojaba en dicho tubo que al sacarlo a la superficie traía consigo dicha muestra o testigo de roca.

Dicho de este modo resulta realmente simple y fácil, pero en realidad, dichas muestras y testigos no siempre salían con el tubo, y hubo que ingeniarse unos dispositivos llamados  extractores que se colocaban en la punta de los tubos muestreadores para impedir que la muestra o testigo se quedara en la perforación, pues una nueva maniobra para su recuperación significaba más tiempo, más costo, y lo más importante era que al tratar de recuperarla en la mayor parte de las ocasiones quedaba destruido ó seriamente maltratado.

Todos esos inconvenientes y esfuerzos por resolverlos, nos han producido al día de hoy un sin número de muestreadores (suelos) y portatestigos (para testificar rocas) sumamente elaborados a base de dispositivos mecánicos e hidráulicos que nos permiten recuperar en el mejor de los casos la totalidad del terreno atravesado, y con un mínimo grado de alteración de la muestra o testigo.

7-    Equipamiento necesario:

Para producir perforaciones en el terreno, el equipamiento básico es bastante simple:

-       Una perforadora

-       Un equipo de bombeo de fluido de perforación

-       Varillas de perforación

-       Camisas protectoras provisionales de la perforadora

-       Herramientas y accesorios

Una lista tan corta puede implicar realmente bastante y variado material, de acuerdo a las características del terreno a ser atravesado y de las profundidades previstas a alcanzar.

8-    Avances de la tecnología:

La investigación del subsuelo por medio de sondeos mecánicos exploratorios ha observado grandes avances tecnológicos en las últimas décadas, y si bien los principios básicos de exploración, existe una gran diferencia de resultados dependiente no solo de la maquinaria, equipos, muestreadores, sino también de la pericia del personal que realiza esos trabajos y de la dirección técnica bajo las cuales son elevados a cabo.

Es imprescindible que quien tiene la responsabilidad de contratar y supervisar este tipo de investigaciones este familiarizado con las recientes tecnologías y equipos, la mayoría disponibles en nuestro país, así como también tenga la capacidad de discernir que información puede obtenerse de los equipos que realizarán el trabajo contratado, y de aplicar con justeza la observación de especificaciones técnica a cumplir, los cuales deben ser parte integrante de la documentación a presentar para la solicitud de cotizaciones y de ese modo poder evaluar los servicios ofrecidos tanto cualitativamente como cuantitativamente.

9-    Como contratar:

Hemos visto con demasiada frecuencia que se solicitan cotizaciones para programas de perforaciones, que en el fondo son programas de sondeos de investigación.

Quienes estamos en el área de las investigaciones del subsuelo, no solemos utilizar la palabra “perforaciones” que significa hacer una perforación o agujero, en cambio nos referimos al término sondeos o sondeos de investigación, pues nuestra labor y esfuerzo primordial no es producir un agujero sino sacar todo el terreno o material atravesado de un modo lo menos disturbado posible, con el fin no solo de observar la muestra tal como la veríamos dentro del terreno si pudiéramos entrar en el, sino para que también sea útil para realizar ensayos que proporcionen parámetros de sus características dependiendo de que nuestro interés sea geotécnico, mineralógico, hidrogeológico o de otras áreas de las geociencias.

Es por tanto importante que nuestros esfuerzos se encaminen a lograr muestras o testigos de la mejor calidad posible para que el Ingeniero que utilizará la información proveniente de sus análisis pueda confiar ciegamente en ellos y por tanto sacar mayor provecho sin recurrir a factores de seguridad o de incertidumbre al realizar sus cálculos, diseños, recomendaciones o evaluaciones según sea el caso en que este involucrado.

10-  Calidad:

Al expresarnos de ese modo, deseamos hacer hincapié en que un programa de sondeos mecánicos debe contar con:

-       Especificaciones técnicas detalladas de procedimientos-metodologías-equipos.

-       Supervisión continua por parte del propietario o dueño del proyecto.

-       Dirección técnica y apoyo logístico continuo del contratista de los sondeos mecánicos.

-       Reuniones periódicas del dueño y contratista para seguimiento y cumplimiento de especificaciones y corrección de anomalías.