Introducción
El radar de penetración en el suelo (GPR) es un método de inspección geofísica utilizado para escanear la superficie en muchos ámbitos de aplicación, incluidas estructuras de hormigón como edificios, presas y puentes. A partir de este artículo, podrá comprender mediante ejemplos prácticos cómo funciona el GPR en estructuras de hormigón, sus principales ventajas y limitaciones.
Contextualización
Las principales causas de los procesos que dañan la integridad de las estructuras de hormigón están asociadas al diseño del proyecto, la elección de los materiales de construcción, la calidad de la ejecución (construcción) y el uso durante la vida útil de la estructura.
Para investigar el estado actual de una estructura se utilizan métodos destructivos y no destructivos. Aunque los métodos destructivos pueden extraer la información necesaria de la estructura, son procedimientos invasivos y lentos que pueden causar daños e influir en el deterioro del hormigón. Además, a menudo implican una reducción de la disponibilidad del activo para su funcionamiento. Por ello, los Ensayos No Destructivos (END) son una alternativa que destaca por permitir una inspección y evaluación eficaces sin dañar la estructura ni requerir su paralización.
Los principales END utilizados para investigar estructuras de hormigón armado son los métodos sónicos/ultrasónicos, la termografía infrarroja, la radiografía y los métodos electromagnéticos. Este último, que se tratará en este artículo, utiliza la tecnología de radar, que se está extendiendo rápidamente entre los métodos END en el campo de la ingeniería estructural, incluidas las aplicaciones en estructuras de hormigón armado.
El método del radar de penetración en el suelo ( GPR) permite localizar más de una o varias capas de armadura embebidas en el hormigón a profundidades de hasta 80 centímetros. Esta prueba es rápida de realizar y, a diferencia de la pacometría, presenta un resultado en forma de imagen, características que la convierten en una herramienta especialmente interesante para:
- Estructuras (o zonas de las mismas) en las que la documentación de diseño es deficiente o inexistente (normalmente antiguas);
- Estructuras en las que es necesario cotejar el estado de la armadura en obra con el diseño;
- Ayudar a realizar otros ensayos en los que la configuración de los refuerzos sea relevante.
El vídeo 1, que se muestra a continuación, ilustra la portabilidad y la velocidad de ejecución.
Vídeo 1: Realización de la prueba GPR. FUENTE: Colección Kot.
GPR en hormigón
El GPR para hormigón es un método de ensayo no destructivo relativamente nuevo en Civil Engineering que permite identificar, visualizar y cartografiar objetos en el interior del hormigón. Es una técnica que ha mostrado grandes avances en la última década, especialmente en la localización de barras de acero y la estimación de la capa de recubrimiento del hormigón armado.
El principio de funcionamiento del GPR se basa en la emisión de una onda electromagnética hacia la superficie del material por un radar con una frecuencia central fija que utiliza una o varias antenas. A continuación, la señal vuelve al aparato y tiene unas características determinadas en función de las propiedades del material.
La figura 1 muestra un esquema de la prueba y la correspondiente salida de señal. En términos generales, el receptor registra primero una onda directa que se propaga por el aire desde el emisor hasta el receptor en la superficie del material. A continuación, la onda electromagnética, que atraviesa el hormigón hasta llegar al material con propiedades dieléctricas diferentes (armadura), se refleja y el receptor registra la onda realizando un procesamiento de imagen de la señal.
Figura 1: Ejemplo de prueba GPR y salida de señal correspondiente. FUENTE: Adaptado de ACI 228.2R-13
En cuanto a las normas reglamentarias, más concretamente para el hormigón, la norma ASTM D6087-08 cubre en detalle una serie de procedimientos de GPR para evaluar el estado de los tableros de puentes recubiertos de hormigón asfáltico. La norma ASTM D4748-15 prescribe la determinación del espesor de la capa del pavimento y la ASTM D6432-11 la investigación del subsuelo.
Ventajas
- Fiabilidad de los resultados;
- Velocidad de recopilación de datos en comparación con pruebas destructivas destructivas;
- Resultados rápidos con imágenes de alta resolución;
- Adecuado para encuestas externas;
- Información útil sobre los principales elementos estructurales.
Limitaciones
- Complejidad en la interpretación de los resultados;
- Rango de profundidad limitado en la superficie.
La figura 2 muestra distintas formas de visualizar los resultados realizados por Kot Engenharia en la misma zona de una estructura de hormigón armado.
Figura 2: Resultados de GPR en una estructura de hormigón armado. FUENTE: Colección Kot.
Ejemplo de aplicación
Se utilizó el georradar para evaluar el estado de una base de hormigón armado perteneciente a una cinta transportadora. El objetivo era verificar y confirmar el estado de la estructura en relación con el diseño inicial mediante el uso de pruebas no destructivas.
La pacometría permitió localizar las armaduras y también estimar el diámetro de las barras y la capa de recubrimiento de hormigón. Por otro lado, el número de resultados (lecturas) se vio dificultado por las limitaciones del equipo y las condiciones geométricas adversas encontradas en la estructura ensayada. Por lo tanto, el GPR se utilizó como prueba complementaria en el proceso de comprobación de las armaduras.
El equipo utilizado para la prueba fue un Proceq GP8000 con tecnología de onda continua de frecuencia escalonada, un rango de frecuencia modulada de 200 - 4000 MHz y una profundidad de penetración de hasta 80 cm.
Los resultados obtenidos por GPR (Figura 3) mostraron el cumplimiento del proyecto al identificar los refuerzos de la primera y segunda capa en las caras donde se realizó el ensayo.
Figura 3: Prueba GPR en estructura de hormigón armado. FUENTE: Colección Kot.
Conclusión
El método de ensayo no destructivo GPR permite una inspección y evaluación eficaces. Además de tener otras aplicaciones en Civil Engineering, demuestra resultados satisfactorios en la localización de armaduras y estimación de su capa de recubrimiento
Su capacidad para proporcionar resultados de imagen rápidos sobre los principales elementos estructurales en un breve espacio de tiempo demuestra la versatilidad de este END.
Por último, cabe destacar que, como método relativamente nuevo con importantes avances, el GPR, junto con la capacidad de interpretar sus resultados, es una herramienta muy valiosa para evaluar el estado de las estructuras de hormigón armado. Esta prueba contribuye al desarrollo sostenible de los sistemas de gestión de Structural Integrity, mantenimiento y control de calidad de los edificios.
Kot Engenharia cuenta con un equipo de profesionales cualificados en Structural Integrity para desarrollar las mejores soluciones de ingeniería. Contacte con nuestro equipo ¡para más informaciones!
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