Ensayo Ultrasónico a Pilotes Mediante Técnica de Cross Hole (CST)

Los ensayos de cross-hole ultrasónico (CST) son una buena herramienta de control de calidad que determina la existencia de defectos o fallos importantes en los pilotes y suministra información sobre las dimensiones físicas, la continuidad o consistencia de los materiales. Estas pruebas tienen beneficios, limitaciones y requerimientos para una adecuada realización. El ensayo mide el tiempo de propagación y la energía del pulso ultrasónico entre tubos paralelos instalados en el cimiento profundo. Dentro de las limitaciones del método se encuentra la capacidad de determinar de forma exacta el tipo de defecto, de ahí la importancia que los resultados sean interpretados por personal experimentado que puedan relacionar los resultados de la prueba, el perfil estratigráfico identificado durante la excavación del pilote y la curva de vaciado del pilote ensayado. La velocidad de propagación de una onda sónica en el concreto depende de las propiedades del concreto, la geometría del elemento (pilote) y la longitud de la onda sónica. Cuando se generan frecuencias ultrasónicas (p.e. >20.000 Hz) se producen ondas de compresión P y de corte S que viajan a través del concreto, aunque estas últimas no son de interés en este método. Un concreto de buena calidad presenta rangos típicos de velocidad de onda de compresión P entre 3600 y 4400 m/s mientras que concretos contaminados o de mala calidad presentan velocidades de onda P menores.

La prueba consiste en medir el tiempo de una señal de onda P ultrasónica entre un transmisor y un receptor que se desplazan simultáneamente por dos tubos paralelos a lo largo de la longitud de un pilote. El tiempo medido es función de la distancia entre el emisor y receptor, y de las características del medio atravesado es decir que si dentro de una sección transversal hay defectos en el concreto esto se verá reflejado en el aumento de los tiempos de arribo y se verá reflejado en el diagrama cascada la variación y profundidad a la que se ha producido. El transmisor y receptor se ubican en dos tubos paralelos llenos de agua, colocados previos al vaciado y separados una distancia conocida. En el caso de existir algún defecto en el concreto, esto se verá reflejado en la gráfica de tiempos de arribo, indicando la profundidad donde se presenta mayores tiempos de arribo (retardos). La sonda transmisora genera pulsos ultrasónicos a frecuencias e intervalos regulares durante el ascenso de las sondas a una velocidad constante en un mismo plano horizontal o nivel a lo largo del fuste del pilote. La sonda receptora registra cada pulso de señal transmitida a lo largo del fuste y guarda la amplitud de la señal en función del tiempo de arribo para cada profundidad muestreada. Estas señales son anidadas y compiladas formando un diagrama cascada.

Si durante el análisis de la información se detectan defectos se debe confirmar la existencia de estos mediante perforaciones con extracción de muestras de concreto y verificar la capacidad estructural de los pilotes mediante la ejecución de pruebas ASTM D1143 (“Ensayo para pilotes bajo carga axial estática de compresión”) ó ASTM D4945 (“Ensayo para pilotes bajo altas deformaciones en cargas dinámicas” – PDA). Finalmente adoptar las medidas estructurales necesarias para corregir el defecto detectado y confirmado.