Para la realización del ensayo de integridad estructural de pilotes por el método de transparencia sónica o «cross-hole» ultrasónico es necesario dejar unos tubos huecos embebidos en el hormigón por los que poder introducir los transductores ultrasónicos (emisor y receptor de pulsos ultrasónicos) una vez endurecido éste. Esos tubos deben sobresalir («stickup») del hormigón del pilote, o del suelo o aire que tenga por encima, para permitir una ejecución correcta y segura del ensayo.
La gráfica o «diagrafía» resultado del ensayo muestra la curva del FAT (primer tiempo de llegada de la onda ultrasónica entre los dos tubos), la de la energía relativa con que llega la onda al receptor, y generalmente también la «cascada» o vista de conjunto de todos los pulsos ultrasónicos superpuestos. La ejecución del ensayo requiere que se tomen datos hasta el extremo superior de los tubos de acceso, quedando la diagrafía con el origen 0 m de profundidades en dicho extremo superior de los tubos. La duda que surge entre los ejecutores de estos ensayos es la de si es necesario o no reflejar en la diagrafía el extremo superior del pilote por encima de su cota de descabezado definitiva. Si no se refleja, se puede generar la duda de que el ensayador ha eliminado ese extremo superior de la diagrafía para ocultar posibles anomalías o fallos de ejecución, o incluso alterado la cota de descabezado por el mismo motivo.
Para evitar esta posibilidad y garantizar la integridad de los resultados del ensayo por todos los medios, la última versión del programa Chum de Piletest ahora presenta siempre en la diagrafía el área ensayada del extremo superior de los tubos, para que quede claro el resultado del ensayo en esa zona. En las dos diagrafías siguientes del mismo ensayo se observa a la izquierda cómo queda la diagrafía con el origen de profundidad en la cota de descabezado en la nueva versión del programa Chum, y a la derecha cómo antes se podía eliminar su extremo superior.
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El próximo miércoles 28 de junio impartiré de nuevo el webinar de Piletest sobre ensayos de pilotes. De interés para ingenieros y técnicos que deseen conocer los métodos de ensayo de integridad de pilotes existentes, al menos en sus aspectos básicos.
En este vídeo explico con más detalle los aspectos más importantes del seminario web.
Si eres usuario de un equipo Chum de Piletest para realizar ensayos ultrasónicos «cross-hole» o de transparencia sónica en pilotes y módulos de pantalla, seguramente te has preguntado muchas veces como puedes comprobar de una manera rápida y sencilla que tu equipo está funcionando correctamente.
En este vídeo creado por Piletest podrás ver las explicaciones de Erez Amir para realizar una comprobación rápida de los transductores ultrasónicos del Chum y de sus cables. En los botones de abajo a la derecha puedes poner subtítulos y traducirlos automáticamente al español. Simplemente se trata de comprobar el tiempo que tardan las ondas ultrasónicas en llegar desde el emisor al receptor, conociendo su velocidad de propagación en el aire y la separación entre los transductores.
En este otro vídeo, Erez nos explica como comprobar que las poleas instrumentadas, que se utilizan en la medida de la profundidad del transductor ultrasónico dentro del tubo hueco embebido en el hormigón, funcionan correctamente. Como se puede ver en el vídeo, la comprobación está basada en que cada vuelta de polea nos tiene que marcar 100 unidades de lectura en la pantalla del programa.
Hay que tener en cuenta que no se trata de una calibración de la medida de la profundidad, sino simplemente de una verificación del funcionamiento mecánico de la polea instrumentada. La calibración de la polea para obtener los metros de cable que están pasando por ella hay que hacerla mediante el procedimiento que figura en el menú específico del programa Chum. Erez lo explica en este otro vídeo.
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El lunes 19 de septiembre de 2022 dará inicio la 9ª edición del Curso de ensayos y pruebas de pilotes y cimentaciones profundas, con una duración de 6 semanas en la plataforma especializada de cursos online a distancia Ingeoexpert.
Ensayo sónico de integridad de pilote
Más de un centenar de alumnos provenientes de España, Portugal e Hispanoamérica han seguido con aprovechamiento este curso en los tres últimos años.
Podrás formarte en las técnicas modernas de ensayos de integridad y de pruebas de carga de pilotes, realizar prácticas con programas de ordenador comerciales, y resolver todas las dudas que se te planteen.
Más información sobre el curso e inscripciones en este enlace.
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Pet y Chum están entre los equipos más populares del mundo para la realización de ensayos de integridad de pilotes. Piletest es su fabricante, y entrega a los compradores los certificados de calibración de sus componentes. Al cabo de algunos años de utilización, algunos usuarios necesitan un certificado de que el equipo sigue en perfectas condiciones para presentar a requerimiento de algún cliente.
Pet no necesita calibración, como se indica en otra entrada de este blog, y en Chum solo se calibra la medida de profundidad por el propio usuario mediante el software del equipo, por lo que no es necesario realizar calibraciones costosas certificadas por institutos oficiales.
Pero algunos clientes siguen solicitándonos algún tipo de certificado del fabricante de que el equipo sigue funcionando como nuevo. Para satisfacer esta demanda, Piletest ha establecido un procedimiento de verificación que el usuario puede realizar por si mismo y luego enviar a Piletest el fichero obtenido y un vídeo de las pruebas realizadas para que comprueben que todo está correcto y emitan un certificado de verificación, previo pago de unos honorarios. Este certificado es aceptado por la mayoría de los clientes de los laboratorios de ensayo que utilizan Pet o Chum, como comprobación de que el equipo funciona correctamente.
Si estás interesado en realizar esta verificación de Pet o Chum y obtener un certificado de Piletest, escribe un correo electrónico a support@piletest.com y pídeles el procedimiento escrito para poder realizar la verificación por tí mismo y el precio del certificado.
Evidentemente, el certificado de verificación que emite Piletest se refiere únicamente al funcionamiento correcto del equipo de ensayo, no a las interpretaciones o conclusiones que emite el ensayador sobre la integridad estructural de los pilotes ensayados, en base a los resultados obtenidos con el equipo.
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Los ensayos ultrasónicos «cross-hole» se han convertido en un método habitual de ensayar la integridad estructural de pilotes y cimentaciones profundas de hormigón armado. Los dos resultados más importantes se presentan en forma de curvas del primer tiempo de llegada de la onda (o FAT = First Arrival Time) entre dos tubos paralelos a lo largo del pilote, y de la energía relativa con la que llega la onda al receptor de ultrasonidos.
La representación más antigua de las diagrafías era mediante un conjunto de trazos verticales blancos y negros que representaban los pulsos ultrasónicos que llegan al receptor, que se denominaron como «cascada» («waterfall» en inglés) por la similitud visual con un salto de agua natural. Esta manera de presentar los resultados del ensayo era la única que podían hacer los viejos equipos analógicos.
Hoy día, los equipos son todos digitales y permiten la presentación directa de resultados en forma de curvas de FAT y de Energía Relativa, que son los dos principales resultados del ensayo. Pero la cascada se sigue todavía utilizando y los equipos modernos permiten su inclusión en los informes de resultados, e incluso la norma ASTM del ensayo recomienda que se utilice.
Evidentemente, los equipos modernos permiten que la presentación de la cascada sea mucho mejor que la primitiva de la figura anterior. En este documento de Piletest, fabricante del popular equipo CHUM (Cross-Hole Ultrasonic Monitor), se explica cuales son los criterios que utiliza el software de CHUM para generar la imagen de la cascada a partir de los pulsos ultrasónicos individuales.
La recomendación de Piletest, que figura en las conclusiones del documento citado, es que la cascada se utilice solo como elemento visual de apoyo a las curvas del FAT y de la Energía Relativa, ya que estas son más precisas y son de obtención directa tras el ensayo, mientras que la cascada puede variar bastante en función de los parámetros que se asignen en el proceso de cálculo que realiza el software para generar su imagen.
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El lunes 8 de febrero de 2021 inicia la 4ª edición del curso que imparto en la plataforma online Ingeoexpert. En las ediciones anteriores ha participado una cincuentena de alumnos provenientes de empresas de cimentaciones profundas, laboratorios, ingenierías, empresas de inspección, entre otros.
En el curso se abordan todo tipo de cuestiones:
Fundamentos de los métodos de ensayo de integridad de pilotes, su aplicación práctica con equipos electrónicos y utilizando los programas Pet y Chum de Piletest.
Evaluación de los resultados de los ensayos de integridad, explicando los criterios más modernos.
Selección de ensayadores competentes y evitar así las consecuencias negativas y litigios por ensayos de baja calidad.
Conveniencia de realizar pruebas de carga de pilotes,
Métodos de prueba de carga: estático, dinámico y rápido. Comparación entre ellos y criterios de selección.
Criterios de utilización de los resultados de las pruebas de carga de pilotes.
La inscripción está abierta en la web de Ingeoexpert.
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Han pasado 20 años desde esta foto, tomada por Joram M. Amir en 2001 mientras yo aprendía a manejar un equipo PISA de Piletest realizando ensayo ultrasónicos «cross-hole» en pilotes de la Autovía de la Plata cerca de Mérida.
Diez años antes, había empezado a realizar ensayos de pilotes por el método sónico con equipos del instituto holandés TNO, gracias a la ayuda de grandes profesionales como Focke Reiding y Pet Meijer. Luego me estrené con los ensayos ultrasónicos «cross-hole» en los pilotes de la cimentación del puente levadizo del puerto de Barcelona, con un equipo de una empresa de Hong Kong que no duró mucho.
Joram M. Amir me convenció para probar su equipo PISA, que podía hacer los dos tipos de ensayo (sónico y ultrasónico), y me hizo esta foto mientras lo probaba. Se lo compré porque era muy fácil de usar con su software en S.O. Windows en pantalla táctil, su enorme productividad y sus informes inmediatos. Piletest mejoró el diseño más adelante, separando ambos métodos de ensayo en dos equipos diferentes, PET y CHUM, y quitando el computador, que puede ser cualquiera que aporte el mismo usuario y tenga el software de Piletest instalado.
Estos ensayos se han popularizado y más de un centenar de empresas de España e Hispanoamérica se han iniciado con nuestra ayuda en el ensayo de pilotes mediante equipos Piletest.
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El próximo día 4 de mayo de 2020 dará inicio la segunda edición del Curso sobre Ensayos y Pruebas de Pilotes y Cimentaciones Profundas, que Carlos Fernández Tadeo impartirá por internet en la plataforma online Ingeoexpert.
El contenido del curso se estructura en once módulos a impartir en 6 semanas consecutivas:
Módulo 1. Introducción a los ensayos de integridad de pilotes. Fallos en pilotes. Métodos directos e indirectos.
Módulo 2. Método sónico. Principios básicos. Ondas en una barra prismática. Instrumentación utilizada.
Módulo 3. Método sónico. Procedimiento de ensayo. Utilización del software. Presentación de resultados. Interpretación. Limitaciones del método.
Módulo 4. Método ultrasónico “cross-hole”. Principios básicos. Propagación de la onda en 3D. Instrumentación utilizada. Preparación del pilote para el ensayo.
Módulo 5. Método ultrasónico “cross-hole”. Procedimiento de ensayo. Utilización del software. Presentación de resultados. Interpretación. Técnicas especiales.
Módulo 6. Anomalías, fallos y defectos como resultado de un ensayo de integridad. Acciones correctivas sobre un pilote. Abusos de los ensayos de integridad.
Módulo 7. Introducción a las pruebas de carga de pilotes. Generalidades sobre diseño de pilotes. Tipos de prueba de carga.
Módulo 8. Pruebas de carga estática (SLT). Modalidades. Instrumentación necesaria. Procedimientos de ejecución. Presentación de resultados. Interpretación.
Módulo 9. Pruebas de carga dinámica (DLT). Los pilotes hincados. La ecuación de la onda. Instrumentación de la prueba. Procedimiento de prueba. Análisis numérico de los datos obtenidos. Presentación de resultados. Limitaciones el método.
Módulo 10. Pruebas de carga rápida (RLT). Fundamentos físicos. Instrumentación utilizada. Procedimientos de ejecución. Presentación e interpretación de resultados.
Módulo 11. Normativa y códigos técnicos referentes a pruebas de carga de pilotes. Comparación entre los diferentes métodos. Conclusiones.
Información completa e inscripciones en este enlace. Para cualquier consulta puedes utilizar nuestro formulario de contacto.
Los ensayos ultrasónicos «cross-hole» o Crosshole Sonic Logging (CSL) se utilizan cada vez con más frecuencia para la evaluación rutinaria de la calidad de los pilotes perforados y hormigonados «in situ» una vez construidos. Mediante estos ensayos se trata de identificar irregularidades como inclusiones de suelo, estrechamientos, punta contaminada, segregación en el hormigón, huecos y otros fallos que pueden afectar negativamente al comportamiento estructural de la cimentación. En muchos casos, los resultados de estos ensayos se utilizan incorrectamente como criterio único de aceptación o rechazo del pilote acabado.
A la vista de la disparidad de criterios que existen para realizar la evaluación de los resultados de estos ensayos, y de los litigios y discusiones que como consecuencia se generan a la hora de aceptar o rechazar los pilotes, el Deep Foundations Institute (DFI) norteamericano ha publicado unas recomendaciones sobre terminología y criterios de evaluación del ensayo ultrasónico «cross-hole» que llevan por título «Terminology and Evaluation Criteria of Crosshole Sonic Logging (CSL) as applied to Deep Foundations» que se pueden descargar en este enlace.
Los objetivos de este documento son: revisar los avances realizados en las últimas décadas y la práctica actual del ensayo, proponer criterios de evaluación de sus resultados y educar a los ingenieros y técnicos involucrados en cimentaciones profundas en la interpretación razonable de los ensayos. Su principal conclusión es que el ensayo ultrasónico «cross-hole» no puede ser el único elemento de juicio para decidir la aceptación o rechazo de un pilote.
El documento ha sido redactado por un comité de variados expertos en diseño, normalización, ejecución y ensayos de pilotes, que ha trabajado durante tres años en este texto conciso de solo 17 páginas, y ha sido sometido a varios procesos de revisión por otras entidades y a una consulta pública.
Las normas existentes para la realización de este ensayo, como la ASTM D6760, se refieren principalmente al equipamiento técnico y al procedimiento de ejecución del ensayo, y dejan el tema de la aceptación o rechazo del pilote al criterio del ingeniero responsable de la cimentación. El criterio más tradicional de interpretación del ensayo dice que la aparición de retrasos del 20% en el tiempo de llegada de la onda ultrasónica constituye el umbral de indicación de la existencia de un fallo entre los dos tubos instalados en el pilote, por los que se introducen los transductores ultrasónicos.
Los modernos sistemas de ensayo permiten realizar análisis numéricos y gráficos avanzados como la tomografía, descrita en esta entrada de nuestro blog, la cual también necesita que se establezcan unos umbrales de identificación de fallos.
El documento DFI insiste en la adopción de la terminología Anomalía – Fallo – Defecto, que figura en la norma ASTM citada, para superar la confusión que muchas veces crea la utilización indiscriminada de términos como defecto o fallo en los informes de resultados de los ensayos. Ver en esta otra entrada del blog. Esta terminología también es la aceptada en España por la Monografía del Cedex “Recomendaciones para la ejecución e interpretación de ensayos de integridad de pilotes y pantallas “in situ”, como se explica en esta otra entrada del blog titulada ¿Qué quiere decir que en los ensayos de integridad de pilotes aparecen anomalías?
Anomalía, fallos y defectos
Las recomendaciones DFI incluyen unos nuevos criterios de clasificación de los resultados del ensayo ultrasónico «cross-hole», que puedan servir como orientación al ingeniero responsable en el proceso de aceptación de una cimentación. Están basados en la experiencia existente y utilizan los resultados del ensayo en términos de Primer tiempo de llegada de la onda o FAT (First Arrival Time), y de Energía Relativa de la onda. Una vez eliminada la posibilidad de que haya habido un error en el funcionamiento del equipo o en el procedimiento de realización del ensayo, cada perfil ultrasónico entre dos tubos, también denominado como «diagrafía», se puede clasificar en una de las siguiente tres categorías:
Clase A: Resultados del ensayo aceptables.
Clase B: Resultados del ensayo condicionalmente aceptables.
Clase C: Resultados del ensayo muy anormales.
La definición de las clases está indicada en la figura de doble entrada siguiente mediante un código de colores.
A continuación se describen estas categorías:
Clase A: Resultados de ensayo aceptables
En toda la altura del perfil, el FAT se incrementa en menos del 15% con respecto a su valor medio local, Y la energía relativa se reduce en menos de 9 dB de su valor medio local. No es necesario ningún estudio adicional.
Clase B: Resultados de ensayo condicionalmente aceptables
El FAT se incrementa entre el 15% y el 30% con respecto a su valor medio local, Y la energía relativa se reduce en menos de 12 dB de su valor medio local.
O
El FAT se incrementa en menos del 15% con respecto a su valor medio local, Y la energía relativa se reduce en más de 9 dB de su valor medio local.
Se necesita realizar una evaluación de los resultados anómalos para establecer su repercusión en el comportamiento del pilote, considerando el número de perfiles o diagrafías que aparecen como Clase B a una determinada profundidad, para lo cual el ensayador debe indicar cuales son los perfiles afectados y entre qué profundidades lo están. Conviene recordar que se trata de una clasificación de los resultados del ensayo, no de una clasificación del pilote. Es decir, el ensayo no clasifica un pilote como «Clase B», sino que sugiere posibles fallos en el pilote, para que el responsable de la cimentación realice una evaluación de la incidencia de ese posible fallo en el comportamiento de la cimentación.
Clase C: Resultados del ensayo muy anormales
El FAT se incrementa en más del 30% con respecto a su valor medio local.
O
El FAT se incrementa en más del 15% con respecto a su valor medio local, Y la energía relativa se reduce en mas de 12 dB de su valor medio local.
Se necesita realizar una evaluación de los resultados anómalos para establecer su repercusión en el comportamiento del pilote, considerando el número de perfiles o diagrafías que aparecen como Clase C a una determinada profundidad, para lo cual el ensayador debe indicar cuales son los perfiles afectados y entre qué profundidades lo están. Conviene recordar que se trata de una clasificación de los resultados del ensayo, no de una clasificación del pilote. Es decir, el ensayo no clasifica un pilote como «Clase C», sino que sugiere posibles fallos en el pilote, para que el responsable de la cimentación realice una evaluación de la incidencia de ese posible fallo en el comportamiento de la cimentación y adopte las decisiones oportunas. En este caso de Clase C, es más probable que se necesiten reconocimientos adicionales invasivos en el pilote, y también que el pilote finalmente necesite una reparación o sustitución.
En resumen, el especialista en ensayos de pilotes es responsable de realizar unos ensayos según los procedimientos normalizados, de presentar unos resultados en forma de diagrafías con, al menos, el tiempo de llegada y la energía de la onda. Pero no es responsable de decidir la aceptación final del pilote. El ingeniero responsable de la obra es quien debe adoptar esa decisión, en base a los resultados de los ensayos y también en base al resto de información disponible, como el dimensionamiento de proyecto, los partes de ejecución de los pilotes, los ensayos de materiales, los informes de supervisión de ejecución, y otras posibles informaciones relevantes.
En esta otra entrada del blog se pueden encontrar más consideraciones sobre las actuaciones a seguir cuando aparecen anomalías en los ensayos de integridad de pilotes.
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