Inclinómetros. Instalación de tubería inclinométrica

Tenemos de vuelta por el blog a Abrahan González Sánchez que nos va a seguir contando aspectos muy interesantes sobre los inclinómetros. En esta ocasión, un detallado post sobre la instalación de la tubería inclinométrica. Seguro que no os decepciona.

¡Gracias de nuevo Abrahan!

En un artículo anterior introdujimos las principales características de un equipo inclinométrico, sus aplicaciones, así como las limitaciones sobre su funcionamiento (pincha aquí). Este hilo que os presentamos hoy continúa al anterior y ahonda en el procedimiento de instalación de la tubería inclinométrica en obra.

Antes de iniciar el proceso de montaje de la tubería inclinométrica, debemos comprobar que poseemos todos los tramos y manguitos necesarios así como que no hay ningún elemento deteriorado. Lo que se denomina Control sobre la recepción de materiales en obra, es de CAPITAL IMPORTANCIA. Una remachadora, una sierra o cualquier otra herramienta que necesitemos seguro que podremos conseguirla rápidamente. Pero no será igual de fácil sustituir un manguito, un tramo de tubería, un tapón o cualquier elemento específico.

La tubería inclinométrica puede colocarse en el interior de un sondeo o sujetarla a la armadura de un elemento de obra que vaya a ser hormigonado posteriormente, como por ejemplo pilotes o paneles de pantallas. Las etapas necesarias para instalar un inclinómetro, en cualquiera de los dos casos, son las siguientes:

  • Unión de los tramos de la tubería inclinométrica hasta alcanzar la longitud total deseada.
  • Unión de la tubería a la armadura o introducción en un sondeo.
  • Hormigonado del elemento estructural o de espacio anular del sondeo.

Cada etapa tiene particularidades comunes y específicas, tanto si la instalación se realiza para un sondeo como si se efectúa sobre un elemento estructural. La ETAPA 1 es la más compleja de todas, sobre todo cuando las operaciones se realizan para instrumentalizar un sondeo. En mi opinión, la instalación de inclinómetros sobre armaduras es más sencilla que la instalación en sondeos.

Etapa 1. Unión de tramos hasta alcanzar la longitud total

Recordemos que la tubería inclinométrica se suministra en tramos de 3 m de longitud y lo normal es que se requiera una longitud total de la instrumentación bastante mayor. El inclinómetro más largo sobre el que he trabajado fue de 55 m.l. colocado en los rellenos de un vertedero clausurado. Se puede sacar la cuenta fácilmente, requirió la instalación de:

  • 18 tubos de 3 m.l. + 1 tubo de 1 m.l. + 18 manguitos de conexión.

Para reducir la longitud de una tubería inclinométrica, basta cortarla con una sierra manual con hoja para metal. Los manguitos de conexión tienen una forma idéntica a la tubería, pero su diámetro interior es ligeramente mayor que el exterior de la tubería. Esto permite introducir la tubería en el manguito y fijarla para prolongar la longitud total de la instalación.

Veamos los diámetros convencionales de las tuberías inclinométricas y manguitos y a continuación explicamos cómo se conectan. La conexión se hace igual para tubería de aluminio o de ABS (Acrylonitrilo Butadieno Styreno). El siguiente cuadro es gentileza de CEMA

Los pasos a seguir para realizar la conexión de dos tramos de tubería inclinométrica son tres. Todos ellos se realizan a mano, no requieren tomar mediciones precisas de las longitudes, basta unas sencillas operaciones manuales seguras.

Procedimiento de instalación de tubería inclinométrica

1- Careo de la tubería inclinométrica y el manguito.

Consiste en presentar la tubería frente al manguito para buscar el centro aproximado del manguito de manera que cada tramo de tubería queda insertado en la mitad del manguito.

2- Conexión tubería-manguito-tubería.

Es la operación específica de unir dos tramos de tubería empleando un manguito. Cada tramo de tubería ocupará la mitad del manguito. Para evitar desplazamientos entre las tuberías y el manguito, se remachan para hacerlos solidarios y se presionan ligeramente una contra otra.

Esta operación es la más delicada ya que si dejamos un hueco entre las tuberías puede ser que las ruedas del inclinómetro se atranquen en él y no puedan superar la discontinuidad.

Quiero hacer énfasis en que para el contratista lo más importante es que todo el tramo de tubería que paga quede perfectamente instalado para poder trabajar en él. Pero para la empresa que realiza las lecturas, es mucho más importante que el torpedo no se quede atrancado en el interior de la tubería, ya que el precio del instrumento suele superar los 7000 €.

Antes de conectar varios tramos de tubería, es recomendable inspeccionar su interior para asegurarnos que no hay ningún elemento que pueda generar un atranque, por ejemplo: una herramienta, una piedra, una rama, parte del embalaje… la casuística es infinita.

3- Sellado de las juntas del manguito.

Esta operación es necesaria para evitar que la lechada penetre en la tubería. Se realiza añadiendo silicona a todas y cada una de las juntas de la unión y los remaches. Además, se precintan totalmente con cinta adhesiva para asegurar doblemente su estanquidad.

Recordad que la instalación debe ser operativa durante toda la vida, salvo, claro está, que los desplazamientos superen la resistencia de la tubería y la seccionen o la doblen de manera que la hagan impracticable para el instrumento de medida.

Las siguientes fotografías ilustran el proceso.

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Fijaos en que las tuberías y manguitos están numerados manualmente, es una estrategia que se utiliza para introducir las tuberías en los sondeos y que explicaremos más adelante, en la ETAPA 2.b.

Los extremos de la tubería inclinométrica y los tapones

Cabe señalar que se debe elegir qué tramo irá al fondo del sondeo ya que en su extremo se instalará un tapón para impedir la entrada de hormigón o de lechada. Recordad sellar las juntas también del tapón. En el extremo superior también se colocará un tapón que tiene la misma función, evitar que cualquier cosa pueda acceder al interior de la tubería inclinométrica.tubería inclinométrica, inclinómetros, instrumentación, laderas, deslizamientos, control, procedimiento

Etapa 2.a. Unión de la tubería inclinométrica a una armadura

Siguiendo el procedimiento anterior, se monta in-situ la longitud total de la tubería inclinométrica fuera de la armadura. Una vez conectados todos los tramos, los guiamos al interior de la armadura para sujetarla a ella. Por tanto, hay que prever el espacio disponible, no debe haber obstáculos en alguno de los extremos de la armadura. Parece una obviedad pero montar tramo a tramo la tubería directamente sobre la armadura es una labor que requiere infinitamente más tiempo. Yo jamás lo he hecho de otra forma, por lo que siempre hay que organizar el tajo antes de empezar.

La unión de la tubería inclinométrica a la armadura de un elemento estructural se realiza con puentes de alambre. NUNCA debe soldarse la tubería inclinométrica a la armadura.

Motivos

  • Primero porque sería un milagro inexplicable unir aluminio y acero mediante soldadura, pero además los daños que pueden infringirse a la tubería pueden hacerla inoperativa. Es decir, si una guía sufre cualquier daño, puede suceder que las ruedas del inclinómetro no sean capaces de rodar sobre él y, por tanto, sólo podremos utilizar el tramo de tubería comprendida entre la superficie del terreno y la abolladura.
  • Segundo porque cualquier soldadura podría crear una fisura en la tubería. Da igual que el daño se produzca en los ejes o en el fuste de la tubería. Esa fisura seguro que se ensancha al izar la armadura y facilitaría la entrada de la lechada del hormigón dentro de la tubería pudiendo causar una obstrucción que impediría la toma de datos a partir de ella. Eso si no se parte antes la tubería a favor de la fisura cuando la armadura se estire. Fracaso absoluto.

Mil veces me han insistido en obra en que acabemos la instalación lo antes posible porque las grúas están paradas y mil veces he explicado que el coste de las operaciones se duplica si durante el izado le sucede cualquier cosa a la tubería, ¡habría que volver a empezar!

Los mismos ferrallistas que han montado la armadura tienen capacidad para elaborar los puentes de alambre. El técnico responsable de la instalación debe facilitar las indicaciones necesarias para que el asido sea seguro y comprobar toda la sujeción antes del izado.

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Puentes de alambre. Tomado de: Recomendaciones para la ejecución e interpretación de ensayos de integridad de pilotes y pantallas in-situ. CEDEX (2006).

¿Instalarla en el exterior del elemento?

Podríamos preguntarnos si es mejor unir la tubería inclinométrica al exterior de la armadura en lugar de al interior. Pues bien, la opción más segura es unirla al interior ya que al introducir la armadura en el terreno corremos menos riesgos de que se lleve un golpe. No obstante, esta opción no está exenta de peligro ya que durante el hormigonado también puede golpearse con el tubo tremie.

Colocarla en el exterior evita esta situación pero puede golpearse contra el terreno al descender la armadura. Si la excavación no ha presentado problemas, no está entibada, hay espacio suficiente o si el espacio entre ferrallas es tan reducido que se dificultaría el hormigonado, se podría colocar exteriormente, aunque lo habitual es colocarla en el interior de la armadura.

Etapa 2.b. Introducción de la tubería inclinométrica en un sondeo

La numeración que habréis visto en las imágenes de la ETAPA 1 no es caprichosa sino que tiene sentido nominar cada unión. Para introducir la tubería en un sondeo, al igual que se hace con las varillas de perforación, estamos obligados a hacerlo por tramos, una a una. No podemos levantar en vertical toda la longitud que queremos instalar ya que no se cuenta con una grúa para eso y podrían partirse las uniones.

La solución es “premontar” tramos de 6 m de longitud ya que la torre de la máquina de sondeos nos brinda ayuda para levantar y centrar la tubería en el orificio de la perforación, la iremos bajando poco a poco, pero iremos más rápido si ya hemos construido tramos de 6 m.

Cada tramo de 6 m lo conectaremos con el siguiente que tendrá instalado el manguito en un extremo para facilitar y agilizar las operaciones. La numeración nos permite encarar inequívocamente un manguito con su tramo siguiente evitando además errores en los orificios ya abiertos para los remaches. Sencillo pero laborioso, hay que ser muy sistemático para no cometer errores.

Por último, recomiendo que el sondeo esté totalmente entubado antes de proceder a introducir la tubería inclinométrica en él para evitar el desplome de las paredes y cualquier atranque indeseado.

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Tramos de 6 m.l. de tuberías inclinométricas lista para ser instaladas.

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Tramo de 6 m.l. de tubería inclinométrica apoyada en torre de máquina de sondeos.

Etapa 3. Hormigonado del elemento estructural o relleno del espacio anual del sondeo

Si hemos instalado la tubería en una armadura, será labor del equipo de hormigonado de la obra concluir el trabajo con cautela para evitar daños en la instrumentación. Nuestro trabajo concluye cuando certificamos que la instrumentación no ha sufrido daños en el proceso de izado y descenso de la armadura a la excavación.

Pero, si la instalación de la tubería inclinométrica se realiza en un sondeo, aún nos queda una operación adicional que se denomina INYECCIÓN DEL ESPACIO ANULAR, aunque coloquialmente se habla de inyectar el inclinómetro.

Comentarios iniciales

La inyección del espacio anular del sondeo tiene como objetivo solidarizar rígidamente la instrumentación al terreno, de manera que cualquier desplazamiento que se produzca en el terreno quede manifestado en la tubería. Por favor, que nadie piense en rellenarlo con gravilla similar a la empleada en piezómetros, lo movimientos del terreno serían reacomodados en las gravillas. Con los ripios de la perforación tampoco. Insisto, la tubería inclinométrica y el terreno deben ser uno, unidos solidariamente.

Lechada para la inyección

Para este trabajo se fabricará in-situ una lechada homogénea de agua+cemento+bentonita. La inyección debe realizarse desde la base del sondeo hasta la superficie, igual que un pilote, asegurando que en el fuste del sondeo no quedan ripios o huecos sin inyectar.

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Fabricación de lechada y homogeneización.

Elementos requeridos

Para inyectar la lechada necesitaremos una bomba de aguas sucias y las conexiones correspondientes entre la bomba y nuestra manguera. Las proporciones de la lechada deben permitir la aspiración por la bomba pero ser a la vez suficientemente rica en cemento como para asegurar la unión terreno-tubería.

Proceso de inyección

Por tanto, a la vez que introducimos los tramos de tubería inclinométrica en el sondeo, debemos hacer descender conjuntamente una manguera (manguera de inyección) a través de la cual bombearemos la lechada desde la superficie del terreno hasta la punta del sondeo. Esta manguera sería como nuestro tubo tremie adaptado a nuestro trabajo. Debe evitarse que la manguera se estrangule durante el descenso ya que si esto sucede no podremos inyectar desde superficie.

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Inyección y desentubado

Cuando iniciemos el proceso de inyección la lechada ascenderá arrastrando lo que haya en el espacio anular. Llegará un momento en que por la boca del sondeo manará lechada pura, igual a la mezcla que hemos preparado. En ese momento, podemos para la inyección y proceder poco a poco a desentubar el sondeo. ¿Se os había olvidado? Sí, el sondeo debe estar entubado y, por supuesto, no podemos dejar la entubación perdida, no serviría de nada el inclinómetro.

Estas operaciones son delicadas y requieren de un sondista experimentado para no arrastrar la tubería inclinométrica mientras se extrae la entubación. El desentubado debe ser progresivo y tenemos que asegurar que el sondeo siempre tiene lechada, por tanto, deberemos ir reinyectando a la vez que extraemos la entubación.

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Consideraciones finales

Fraguado de la lechada

Una vez concluida la inyección del inclinómetro, la lechada deberá fraguar antes de proceder a tomar lecturas sobre la tubería. Este proceso puede tardar en función de la mezcla empleada, de las características del terreno donde se han realizado el sondeo o del tipo de hormigón empleado en el elemento. Si seguimos las recomendaciones que se establecen para el ensayo cross-hole, la lechada o el hormigón deberían envejecer unos 7 días antes de tomar la primera lectura.

El proceso de fraguado en el terreno implica además cierta infiltración de la lechada, por lo que antes de colocar la arqueta de protección del inclinómetro, es habitual tener que volver a rellenar el tramo más superficial del espacio anular, habitualmente menos de 1 m si se ha densificado correctamente la mezcla.

Arqueta de protección de la tubería inclinométrica

El inclinómetro debe ser protegido con arqueta para asegurar su durabilidad. El tipo de arqueta a colocar en obra depende de las propias condiciones del emplazamiento y del periodo de vida previsto para la instrumentación.

La única regla general que recomiendo seguir en la instalación de arquetas es: SI LA INSTRUMENTACIÓN QUEDA INSTALADA EN UNA ZONA PÚBLICA O EN UNA CARRETERA, LA ARQUETA DEBE QUEDAR A RAS DE LA SUPERFICIE DEL TERRENO SIN QUE SUPONGA UN OBSTÁCULO.

¿Os parece trivial? Pues mirad la siguiente foto de una arqueta metálica instalada en una autovía. Si puede pasar, pasará, en concreto pasó y un coche se la llevó por delante. Por suerte sólo hubo daños materiales.

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Os emplazo a seguir este hilo en la próxima publicación, donde entraremos en los detalles teóricos y prácticos de la toma de datos e interpretación de resultados. ¡Gracias por seguirnos!

Abrahán González Sánchezhttps://www.imasalab.es/
Geólogo y Director de Departamento de Calidad y Medio Ambiente en IMASALAB. Dirección, programación y realización de campañas geotécnicas y medioambientales.

7 COMENTARIOS

  1. Gracias por el post, Abrahán. Tengo una duda, qué consideraciones se deben tener para fijar el inclinométro a profundidad? Entiendo que se debe buscar un estrato competente, de preferencia roca, pero si no lo registramos, o si se encuentra de mala calidad?

    Gracias

    • Hola Edison, en relación con tu pregunta, no es imprescindible detectar un estrato resistente o rígido o indeformable en el que “anclar” la punta del inclinómetro. Lo que SÍ debe asegurarse es que la punta del inclinómetro se sitúa en terrenos que no sufren movimientos horizontales.
      Recuerda que el objetivo fundamental del inclinómetro es medir desplazamientos horizontales del terreno. Estas medidas (mm en valor absoluto) se toman respecto de la posición inicial en la que la tubería queda instalada (entraremos en este detalle en otro post que espero podamos publicar pronto) y para ello necesitamos contar con un punto fijo. Este punto fijo puede ser la punta (en caso de deslizamientos) o, por ejemplo, podría ser la cabeza si hemos instalado el inclinómetro en una viga anclada de arriostramiento de pilotes y, para este caso, su posición podría ser corregida además con topografía de precisión.
      Lo más sencillo es entenderlo del siguiente modo: si estudias un deslizamiento, la punta del inclinómetro debe superar netamente el plano de rotura del deslizamiento.
      Espero haberte aclarado la cuestión, saludos.

    • Gracias Santos, el placer es nuestro por teneros ahí como lectores. Trataremos de seguir proporcionando material con intención de tocar la fibra de la curiosidad y se genere retroalimentación entre todos.
      Salu2!

  2. Hola Santiago, a tu pregunta hay varias soluciones dependiendo de la casuística en obra:
    1.- Se puede sujetar la tubería con una ligera presión bajo cualquier elemento de la máquina de sondeos. Esto es operativo si el sondeo no está revestido ya que para extraer la camisa de la perforación deberás emplear la máquina.
    2.- Se puede anclar con alambres a las esperas de la pantalla o a cualquier anclaje dispuesto en obra al efecto.
    3.- Pero lo más habitual y sencillo es llenar el interior de la tubería inclinométrica con agua corriente. La tubería no se deteriora y el peso del agua contrarresta a nuestro amigo Arquímedes por muy densa que inyectes la lechada.
    Salu2!

  3. Buenos días:
    Muy interesante y muy bien explicado. Únicamente me queda una duda. En la instalación del inclinómetro en un sondeo, ¿Qué recomiendas para evitar la flotación y ascenso de la tubería al inyectar el espacio anular? No me refiero a la posible extracción por rozamiento con la tubería de revestimiento, sino el efecto debido al señor Arquímedes.
    Muchas gracias.

    • Hola Santiago,
      gracias por participar!
      Ese inconveniente que bien has anotado, se da habitualmente con las inyecciones usando tubomanguito cuando estos son de plástico.
      Las soluciones son similares a las que comenta Abrahán.
      Saludos!

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