Ada zamora

UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR
DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES
COORDINACIÓN DE INGENIERÍA GEOFÍSICA
MÉTODOS GEOFÍSICOS EN GEOTECNIA: GEORADAR,
RESISTIVIDAD, CROSSHOLE.
Por:
Ada Eduvigis Zamora Godoy
INFORME DE PASANTÍA
Presentado ante la Ilustre Universidad Simón Bolívar
como requisito parcial para optar al título de
Ingeniero Geofísico
Sartenejas, Octubre de 2012

UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR
DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES
COORDINACIÓN DE INGENIERÍA GEOFÍSICA
MÉTODOS GEOFÍSICOS EN GEOTECNIA: GEORADAR,
RESISTIVIDAD, CROSSHOLE.
Por:
Ada Eduvigis Zamora Godoy
Realizado con la asesoría de:
Tutor Académico: Milagrosa Aldana
Tutor Industrial: José Luis Oliver
INFORME DE PASANTÍA
Presentado ante la Ilustre Universidad Simón Bolívar
como requisito parcial para optar al título de
Ingeniero Geofísico
Sartenejas, Octubre de 2012

v
RESUMEN
En este trabajo se presentan los resultados de la caracterización de tres áreas diferentes,
utilizando, en cada caso, métodos geofísicos distintos (Georadar, estudios de resistividad y
ensayos “crosshole”), con aplicaciones específicas geotécnicas.
Utilizando el método de Georadar (Ground Penetrating Radar), se trató de identificar
elementos enterrados que pudieran afectar la construcción de una nueva edificación en las
instalaciones de PDVSA INTEVEP, Estado Miranda. Se detectó la presencia de dos tuberías, dos
posibles tuberías y una bancada. Adicionalmente, se presenta una zona en la que la señal de GPR
se ve distorsionada, esto se interpretó como la presencia de planchas de acero o alto grado de
humedad en dichas zonas. Dado al grado de incertidumbre asociado a la existencia de las posibles
tuberías y de las zonas de “alto contraste”, se recomienda efectuar excavaciones en zonas
específicas (calicatas exploratorias), para verificar la existencia de elementos que no pudieron
observarse con certeza en los perfiles.
Mediante sondeos eléctricos verticales (arreglo tipo Wenner), se efectuaron estudios de
resistividad del suelo para el proyecto “Astilleros del Alba (ASTIALBA)” en Araya, Estado
Sucre. Los resultados obtenidos indican valores de resistividad característicos de sedimentos
(arenas y arcillas), presentando concordancia con la litología del área. Dichos resultados serán
tomados en consideración al momento de diseñar los sistemas de puesta a tierra y de protección
catódica para las estructuras a implantar.
Con el propósito de definir las velocidades de ondas Vp, Vs y los módulos elásticos
relacionados a sedimentos marinos, Formación Coche y Formación Manicuare, en Araya, Estado
Sucre; se realizaron dos ensayos de pozos cruzados (crosshole) para el proyecto “Astilleros del
Alba (ASTIALBA)”. Los valores de velocidad de ondas Vp y Vs calculados en cada caso,
concuerdan con los estimados para estas litologías.
Tomando en cuenta factores referentes a perforaciones geotécnicas y ensayos SPT, se
calcula la velocidad de ondas de corte en los sedimentos marinos utilizando diversas ecuaciones
empíricas propuestas por Ohta y Goto (1978). Comparando los resultados obtenidos, se concluye
que, aunque estas ecuaciones pueden presentar una aproximación de las velocidades de ondas S,
la utilización de métodos directos de medición de ondas presenta resultados más confiables.

vii
AGRADECIMIENTOS
A mi mami, por apoyarme en todo momento, dar todo lo que estaba en sus manos y hasta
más, para garantizar mi felicidad y estabilidad. Ser super cariñosa y amorosa, estar siempre
pendiente de mi (a veces más de lo normal), y regañarme bastante. Todo lo que soy te lo debo a
ti, eres lo más grande que tengo mami, te amo infinito!!!
A mi papi por siempre consentirme, apoyarme y darme cariño… Te amoo!
A la familia Ramírez Guevara, la abuela Willy y Nathaly, por demostrarme que no
tenemos que compartir genes para ser familia. Por cuidarme, estar pendientes de mí y tratarme
como un miembro más de la familia, sin la más mínima distinción. Gracias infinitas por
brindarme un hogar lleno de cariño y apoyo incondicional. Los amo!
A Edward Farraye, por ser mi mejor amigo en todo este tiempo. Explicarme mate y hasta
cosas de geofísica. Compartir conmigo demasiadas cosas, aconsejarme y siempre estar dispuesto
a ayudarme en lo que sea. Te quiero demasiado!
A los Yukan Flai (Gris, Yoha, Axel, Juan, Jesús, Adri, Gian, Vicky, K, Fran, Anita y
Vanessa), por hacer estos años en la universidad los mejores de mi vida, todos los momentos
compartidos con ustedes son un tesoro. Tenemos recuerdos muy lindos, espero que sigan en las
próximas etapas de nuestras vidas. Los adoro!
A mis amigos geofísicos: Margarito, Vane, Santo, Carla, Daniel y Mag. Por hacer amenas
las horas interminables de estudio, ser super solidarios y un grupo excelente! Los adoro!
A Jessica Cardozo y Mary Márquez, por estar presentes en cada etapa de mi vida y ser
amigas incondicionales. Las amo!
A mi tía Tere y mi abuela Genoveva, por ser amorosas, comprensivas y súper alcahuetas!,
ayudarnos en los malos momentos, y compartir los buenos! Las quiero.
A los Godoy (Tere, Larry, Carlos, Aymara, Beto, Mary, Carlina, Manuel) por todos los
lindos momentos que hemos compartido, y ser super solidarios con nosotros, los quiero mucho.
A todo el equipo de Amundaray Ingeniería Geotécnica y Amundaray Instrumentos
Geotécnicos, por enseñarme, ayudarme, aconsejarme y compartir conmigo durante este periodo
de pasantías.

viii
A la profesora Milagrosa, Hugo, Edward, Yosu, Mikel, Rossmar y Moisés; por brindarme
su ayuda y apoyo en la elaboración de este libro.
A Dios Todopoderoso!
A la Ilustre Universidad Simón Bolívar!!!!

ix
ÍNDICE GENERAL
RESUMEN................................................................................................................................................... iv
AGRADECIMIENTOS .............................................................................................................................. vii
ÍNDICE GENERAL..................................................................................................................................... ix
ÍNDICE DE TABLAS ................................................................................................................................ xii
ÍNDICE DE FIGURAS.............................................................................................................................. xiii
INTRODUCCIÓN .........................................................................................................................................1
CAPÍTULO 1: DETECCIÓN CON GEORADAR DE SERVICIOS ENTERRADOS PARA LA
CONSTRUCCIÓN DE EDIFICACION EN EL PATIO DE APARCAMIENTO PDVSA-INTEVEP. LOS
TEQUES, ESTADO MIRANDA ..................................................................................................................3
1.1 ASPECTOS TEÓRICOS ...............................................................................................................3
1.1.1 Ecuaciones de Maxwell.................................................................................................................3
1.1.2 Coeficientes de reflexión de Fresnel .............................................................................................5
1.1.3 Atenuación de la señal...................................................................................................................8
1.1.4 Aplicaciones Generales de datos GPR..........................................................................................9
1.1.5 Localización de tuberías................................................................................................................9
1.2 UBICACIÓN GEOGRÁFICA DEL ÁREA DE ESTUDIO..............................................................10
1.3 ADQUISICIÓN DE DATOS.............................................................................................................13
1.4 PROCESAMIENTO E INTERPRETEACIÓN DE LOS PERFILES................................................15
1.5 RESULTADOS Y ANÁLISIS...........................................................................................................19
1.5.1 Calicatas exploratorias recomendadas.........................................................................................21
1.6 CONCLUSIONES .............................................................................................................................23
CAPÍTULO 2: ESTUDIOS DE RESISTIVIDAD DEL SUELO PARA EL PROYECTO “ASTILLEROS
DEL ALBA (ASTIALBA)”. ARAYA, ESTADO SUCRE. ........................................................................24
2.1 ASPECTOS TEÓRICOS ...................................................................................................................24
2.1.1 Resistividad Aparente .................................................................................................................26
2.1.2 Sondeo eléctrico vertical .............................................................................................................27
2.1.3 Pseudo-sección de resistividad aparente .....................................................................................28
2.1.4 Método Wenner...........................................................................................................................29
2.2 UBICACIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO.........................................................................................29
2.3 GEOLOGÍA DEL ÁREA...................................................................................................................30
2.3.1 Geología Estructural Regional .............................................................................................31
2.3.2 Geología Local.....................................................................................................................33

x
2.3.2.1 Unidades Sedimentarias Cuaternarias..................................................................................33
2.3.2.2 Formaciones .........................................................................................................................34
2.4.1 Equipos Utilizados ......................................................................................................................37
2.4.2 Área Administrativa ....................................................................................................................38
2.4.3 Subestación Principal ..................................................................................................................39
2.5 PROCESAMIENTO ..........................................................................................................................41
2.6.1 Área Administrativa ....................................................................................................................42
2.6.2 Subestación Principal ..................................................................................................................48
2.6.3 Consideraciones generales: sistemas puesta a tierra y protección catódica ................................53
2.7 CONCLUSIONES ............................................................................................................................54
CAPÍTULO 3: ESTUDIOS GEOTÉCNICOS POR PROSPECCIÓN GEOFÍSICA EN TIERRA:
CROSSHOLE PARA EL PROYECTO “ASTILLEROS DEL ALBA (ASTIALBA)”, ARAYA, ESTADO
SUCRE.........................................................................................................................................................55
3.1 Aspectos Teóricos ..............................................................................................................................55
3.1.1 Ondas Sísmicas ...........................................................................................................................55
3.1.2 Módulos Elásticos .......................................................................................................................56
3.1.3 Determinación de módulos elásticos usando Vp, Vs y densidad ................................................59
3.1.4 Ensayo de Pozos Cruzados (Crosshole) ......................................................................................59
3.2 UBICACIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO.........................................................................................60
3.4 PROCESAMIENTO DE LOS DATOS .............................................................................................67
3.4.1 Ensayo Crosshole 1..............................................................................................................67
3.4.2 Ensayo Crosshole 2..............................................................................................................69
3.5.1. Cálculo de velocidades de ondas P y S ......................................................................................70
3.5.1.1 Ensayo Crosshole 1..........................................................................................................70
3.5.2 Cálculo de Módulos Elásticos.....................................................................................................78
3.5.3 Consideraciones de sismicidad para el diseño de edificaciones...........................................80
3.5.4 Consideraciones para el análisis de interacción suelo-estructura.........................................81
3.6 CONCLUSIONES .............................................................................................................................81

xi
CAPÍTULO 4: UTILIZACIÓN DE ECUACIONES EMPÍRICAS PARA ESTIMAR LA VELOCIDAD
DE ONDAS DE CORTE A PARTIR DE PARÁMETROS RELACIONADOS A ENSAYOS DE
PENETRACIÓN ESTÁNDAR....................................................................................................................83
4.1 ASPECTOS TEÓRICOS ...................................................................................................................83
4.1.1 Ensayo SPT .................................................................................................................................83
4.1.2 Relación Ensayos SPT-Velocidad Ondas de Corte.....................................................................85
4.2 METODOLOGÍA ..............................................................................................................................86
4.3.1 Número de golpes (N)..........................................................................................................88
4.3.2 Número de golpes (N) y profundidad (H)............................................................................88
4.3.3 Número de golpes (N) y Tipo de Suelo (Suelo)...................................................................89
4.3.4 Número de golpes (N), Profundidad (H) y Tipo de Suelo (Suelo).......................................90
4.4 CONCLUSIONES .............................................................................................................................92
REFERENCIAS...........................................................................................................................................94
APÉNDICE A: Planilla de Perforación, sondeo PN-02...............................................................................98
APÉNDICE B: Perfil perforaciones geotécnicas cercanas al ensayo crosshole 1 .....................................100
APÉNDICE C: Ensayos de laboratorio, muestras recuperadas, sondeo SM-141 ......................................101
APÉNDICE D: Forma espectral y factor de corrección.............................................................................103
APÉNDICE E: Planilla de perforación, sondeo SM-141...........................................................................104

xii
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1.1: Elementos detectados..................................................................................................................19
Tabla 2.1: Coordenadas UTM de los estudios de resistividad en el área administrativa .............................38
Tabla 2.2: Coordenadas UTM de los estudios de resistividad de la Subestación Principal.........................40
Tabla 3.1: Tiempos y velocidades de Ondas P y S, sentido descendente. Ensayo Crosshole 1...................71
Tabla 3.2: Tiempos y velocidades de Ondas P y S, sentido ascendente. Ensayo Crosshole 1.....................72
Tabla 3.3: Velocidades de Ondas P y S, ensayo Crosshole 1 ......................................................................73
Tabla 3.4: Relación Vp/Vs, ensayo crosshole 1...........................................................................................74
Tabla 3.5: Tiempos y velocidades de Ondas P y S, sentido descendente, ensayo crosshole 2 ....................75
Tabla 3.6: Tiempos y velocidades de Ondas P y S, sentido ascendente, ensayo crosshole 2 ......................76
Tabla 3.7: Velocidades de Ondas P y S, ensayo crosshole 2 .......................................................................77
Tabla 3.8: Relación Vp/Vs, ensayo crosshole 2...........................................................................................78
Tabla 3.9: Módulos elásticos, ensayo crosshole 1........................................................................................79
Tabla 3.10: Módulos elásticos, ensayo crosshole 2......................................................................................80
Tabla 4.1: Velocidad de ondas S tomando en cuenta el número de golpes N..............................................88
Tabla 4.2: Velocidad de ondas S tomando en cuenta el número de golpes (N) y la profundidad (H). ........89
Tabla 4.3: Velocidad de ondas S tomando en cuenta el número de golpes (N) y el tipo de suelo...............89
Tabla 4.4: Velocidad de ondas S tomando en cuenta el número de golpes (N), la profundidad (H) y el tipo
de suelo (Suelo)............................................................................................................................................90
Tabla 4.5: Error promedio y error probable .................................................................................................91

xiii
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1.1: Secuencia de inducción de un campo electromagnético..............................................................4
Figura 1.2: Ondas incidentes en una interfaz cuando son transmitidas y reflejadas. .....................................5
Figura 1.3: Campos de propagación de ondas electromagnéticas.................................................................6
Figura 1.4: Atenuación de la señal debido a heterogeneidades......................................................................8
Figura 1.5: Vista en planta de perfiles para detectar una tubería ...................................................................9
Figura 1.6: Ubicación del área de estudio, Estado Miranda.........................................................................10
Figura 1.7: Ubicación del área de estudio....................................................................................................11
Figura 1.8: Plano del área de estudio e indicación de ubicación de la edificación a construir ....................12
Figura 1.9: Ubicación de las bancadas de servicios a construir para la edificación.....................................12
Figura 1.10: Mallado realizado durante la adquisición de datos..................................................................13
Figura 1.11: Equipo de adquisición SIR-3000.............................................................................................14
Figura 1.12: Antena de 400MHz..................................................................................................................14
Figura 1.13: Interpretación de tuberías en secciones contiguas ...................................................................16
Figura 1.14: Perfil R656, forma original......................................................................................................17
Figura 1.15: Perfil R656, al aumentar la ganancia de las señales ................................................................17
Figura 1.16: Zonas de alto contraste y tubería .............................................................................................18
Figura 1.17: Elementos encontrados que no presentaron continuidad en los perfiles adyacentes. ..............18
Figura 1.18: Tuberías detectadas..................................................................................................................20
Figura 1.19: Ubicación de las calicatas recomendadas ................................................................................22
Figura 2.1: Resistividad de algunas rocas y minerales.................................................................................25
Figura 2.2: Mediciones de resistividad ........................................................................................................26
Figura 2.3: dispositivo electródico AMN para la definición de resistividad aparente .................................26
Figura 2.4: Ejemplo de un subsuelo heterogéneo.........................................................................................27
Figura 2.5: Arreglo Wenner ........................................................................................................................29
Figura 2.7: Área de Estudio, ubicada entre Manicuare y Chacopata ...........................................................31
Figura 2.8: Mapa esquemático estructural área del Caribe ..........................................................................32
Figura 2.9: Mapa Geológico de Unidades Sedimentarias ............................................................................33
Figura 2.10: Ubicación Área Administrativa y Subestación Principal.........................................................37
Figura 2.11: Equipo utilizado para la realización de los estudios de resistividad........................................38
Figura 2.12: Ubicación de los estudios de resistividad correspondientes al área administrativa.................39

xiv
Figura 2.13: Ubicación de los estudios de resistividad correspondientes a la Subestación Principal..........40
Figura 2.14: Ubicación de los perfiles de resistividad del área administrativa............................................42
Figura 2.15: Pseudosección de resistividad aparente, perfil D3-D2 ............................................................43
Figura 2.16: Sección de resistividad verdadera, perfil D3-D2.....................................................................44
Figura 2.17: Pseudosección de resistividad aparente, perfil D7-D5 ............................................................44
Figura 2.18: Sección de resistividad verdadera, perfil D7-D5.....................................................................45
Figura 2.19: Pseudosección de resistividad aparente, perfil D6-D4-D1 ......................................................46
Figura 2.20: Sección de resistividad verdadera, perfil D6-D4-D1...............................................................46
Figura 2.21: Mapa de resistividad verdadera a 2m de profundidad, área administrativa.............................47
Figura 2.22: Ubicación de los perfiles de resistividad correspondientes a la subestación principal............48
Figura 2.23: Pseudosección de resistividad aparente, perfil A1-A2-A3 ......................................................49
Figura 2.24: Sección de resistividad verdadera, perfil A1-A2-A3...............................................................49
Figura 2.29: Mapa de resistividad verdadera a 5m de profundidad, subestación principal .........................53
Figura 3.1: Ondas P......................................................................................................................................55
Figura 3.2: Ondas S......................................................................................................................................56
Figura 3.3: Identificación de ondas sísmicas................................................................................................56
Figura 3.4: Relación de Poisson...................................................................................................................57
Figura 3.5: Módulo de Young......................................................................................................................57
Figura 3.6: Módulo de rigidez......................................................................................................................58
Figura 3.7: Módulo de Bulk.........................................................................................................................58
Figura 3.8: Descripción del ensayo crosshole..............................................................................................60
Figura 3.10: Ubicación de mediciones de resistividad y ensayos crosshole ................................................61
Figura 3.11: Ubicación de los ensayos Cross Hole......................................................................................62
Figura 3.12: Sistema de martillo de pozo.....................................................................................................64
Figura 3.13: Geófono de pozo triaxial con su controlador...........................................................................64
Figura 3.14: Sismógrafo de 24 canales ........................................................................................................65
Figura 3.15: Adquisición de datos. Ensayo Crosshole 1..............................................................................66
Figura 3.16: Registro correspondiente al disparo a 5,5m al descender la fuente. Ensayo crosshole 1 ........68
Figura 3.17: Registro después de aplicar un filtro pasa banda, correspondiente al disparo a 5,5m al
descender la fuente. Ensayo crosshole 1 ......................................................................................................68

xv
Figura 3.18: Registro correspondiente al disparo a 7,5m al descender la fuente. Ensayo crosshole 2 ........69
Figura 3.19: Registro después de aplicar un filtro pasa banda, correspondiente al disparo a 7,5m al
descender la fuente. Ensayo crosshole 2 ......................................................................................................70
Figura 3.20: Variación de velocidades Vp y Vs con la profundidad, ensayo crosshole 1. ..........................73
Figura 3.21: Variación de velocidades Vp y Vs con la profundidad, ensayo crosshole 2. ..........................77
Figura 4.1: Esquema ensayo SPT.................................................................................................................84
Figura 4.2: Comparación velocidad de ondas S, ensayo Crosshole y ecuaciones empíricas.......................91
Figuras de los Apéndices
Figura A1: Planilla de perforación, sondeo PN-03, pag. 1...........................................................................98
Figura A2: Planilla de perforación, sondeo PN-03, pag. 2...........................................................................99
Figura B1: Perfil perforaciones geotécnicas cercanas al ensayo crosshole 1.............................................100
Figura C1: Planilla laboratorio, sondeo Sm-141, pag 1 .............................................................................101
Figura C2: Planilla laboratorio, sondeo Sm-141, pag 2 .............................................................................102
Figura D1: Forma espectral y factor de corrección....................................................................................103
Figura E1: Planilla de perforación, sondeo Sm-141, pag 1........................................................................104
Figura E3: Planilla de perforación, sondeo Sm-141, pag 3........................................................................106

1
INTRODUCCIÓN
En el área de la construcción civil, la aplicación de ciertos métodos geofísicos para
obtener información del subsuelo resulta de gran utilidad en el diseño de las estructuras. Algunos
de los métodos geofísicos utilizados con fines geotécnicos son: Georadar (Ground Penetrating
Radar), estudios de resistividad y ensayos crosshole (Manilla, 2003).
El Georadar es muy empleado en la investigación somera del subsuelo urbano, siendo la
técnica por excelencia para la localización y cartografía de servicios urbanos enterrados
(Bordehore, 2005). Estudios eléctricos de superficie representan un método de análisis de los
geomateriales en términos de sus propiedades eléctricas, de ellas la resistividad es bastante
importante (Arias, 2011), conociendo los valores de resistividad del suelo, se pueden diseñar los
sistemas de puesta a tierra y protección catódica para proteger estructuras a construir. Mediante la
realización de ensayos crosshole se calculan valores de velocidades de ondas sísmicas, estas son
herramientas importantes al momento de diseñar estructuras que respondan a condiciones
específicas de sitio, adicionalmente, conociendo los valores de velocidad de ondas sísmicas y la
densidad del medio, es posible calcular las propiedades elásticas que relacionan la magnitud de la
respuesta asociada al esfuerzo aplicado (Rocabado, 2011).
La empresa Amundaray Instrumentos Geotécnicos se dedica a prestar servicios de
instrumentación geotécnica, geofísica y sismológica para obras de ingeniería. Durante el periodo
de pasantías en esta compañía, se realizaron trabajos empleando los métodos geofísicos descritos
anteriormente con el propósito de la caracterización de suelos en varias partes del país. Estudios
GPR son llevados a cabo para detectar elementos enterrados en un área donde se prevé la
construcción de una nueva edificación en las instalaciones de INTEVEP (PDVSA), Los Teques,
Estado Miranda. Estudios de resistividad y ensayos crosshole se realizaron en la zona donde se
construirá el “Astillero del Alba” en Araya, estado Sucre.
A fin de estimar valores de velocidad de ondas de corte, Ohta y Goto (1978), utilizando
los resultados de ensayos de penetración estándar (SPT) en perforaciones geotécnicas,
determinaron diversas ecuaciones empíricas que permiten calcular estas velocidades mediante
parámetros geotécnicos. Habiendo calculado la velocidad de ondas de corte con los ensayos

2
crosshole, se toman en consideración resultados de perforaciones geotécnicas cercanas a estos
ensayos, para estimar estas velocidades utilizando las ecuaciones empíricas.

3
CAPÍTULO 1
DETECCIÓN CON GEORADAR DE SERVICIOS ENTERRADOS PARA LA
CONSTRUCCIÓN DE EDIFICACIÓN EN EL PATIO DE APARCAMIENTO DE
PDVSA-INTEVEP, LOS TEQUES, EDO. MIRANDA
1.1 ASPECTOS TEÓRICOS
La tecnología GPR (Ground Penetrating Radar) utiliza campos electromagnéticos para
detectar estructuras y cambios en las propiedades de los materiales. La mayoría de las
aplicaciones se utilizan en materiales geológicos. Sin embargo, otra aplicación consiste en la
detección de compuestos generados por el hombre como lo son concreto, asfalto y otros
materiales de construcción. Una de las ventajas de este método es que se obtienen imágenes del
subsuelo en tiempo real y de manera continua (Annan, 2005).
Los fundamentos del GPR se basan en la teoría electromagnética. Los campos
electromagnéticos se propagan principalmente como ondas no dispersivas. Las ecuaciones de
Maxwell describen matemáticamente la física de los campos electromagnéticos. Relaciones
constitutivas cuantifican las propiedades de los materiales, la combinación de éstas provee los
fundamentos para describir cuantitativamente las señales de GPR (Annan, 2005).
1.1.1 Ecuaciones de Maxwell
En términos matemáticos, los campos electromagnéticos y sus propiedades relacionadas
se expresan como: (Annan, 2005)

4
y (1.3)
donde:
Vector de fuerza de campo eléctrico (V/m)
Vector del flujo de densidad magnética (T)
Vector de desplazamiento eléctrico (C/m2
)
Intensidad del campo magnético (A/m)
Densidad de carga eléctrica (C/m2
)
Vector de densidad de corriente eléctrica (A/m2
)
Tiempo (seg)
Las ecuaciones de Maxwell describen un conjunto de campos eléctricos y magnéticos
cuando los campos varían con el tiempo. Los campos eléctricos cambiantes generan campos
magnéticos que, a su vez, inducen un campo eléctrico (Figura 1.1). Esta continua sucesión de un
campo inducido por otro, da como resultado la generación de una serie de campos
electromagnéticos que se desplazan a través del medio (Annan, 2005).
Figura 1.1: Secuencia de inducción de un campo electromagnético (Modificado de Annan, 2005).

5
1.1.2 Coeficientes de reflexión de Fresnel
El coeficiente de Fresnel de reflexión y transmisión cuantifica cómo varían las amplitudes
de los campos electromagnéticos a través de la interfaz entre dos materiales (Annan, 2005).
Cuando una onda electromagnética plana incide en un límite, es parcialmente transmitida
y parcialmente reflejada (Ver figura 1.2). La amplitud del campo incidente se denota como I y la
señales reflejadas son denotadas como RI y TI donde R y T son los coeficientes de reflexión y
transmisión. (Annan, 2005).
Figura 1.2: Ondas incidentes en una interfaz cuando son transmitidas y reflejadas (Annan, 2005).
Cuando se encuentran límites planares, se ha vuelto tradicional descomponer la onda
incidente en dos componentes cuyos vectores componentes tienen orientación compatible
respecto al límite. Estas dos ondas se refieren a las ondas del campo eléctrico transversal (TE) y
del campo magnético transversal (TM) (Ver figura 1.3). La onda del campo eléctrico transversal
siempre tiene su campo eléctrico paralelo al plano de la interfaz, mientras que la onda de campo
magnético transversal tiene su campo magnético en el plano de la interfaz. Esta descomposición
es estrictamente dependiente de la geometría de la interfaz y no tiene relación alguna con los
correspondientes campos electromagnéticos. Al descomponer el campo en las componentes TE y
TM, puede obtenerse la forma matemática específica de R y T (Annan, 2005).

6
Figura 1.3: Campos de propagación de ondas electromagnéticas (Modificado de Annan, 2005)
Los coeficientes de reflexión y transmisión de las ondas TE y TM toman formas
matemáticas distintas porque su comportamiento es distinto. Formalmente puede escribirse:
(1.4)
(1.5)
Donde ITE representa la fuerza de campo eléctrico para la onda TE e ITM representa la
fuerza del campo magnético para la onda TM.
Las formas matemáticas para R e I se derivan señalando dos hechos fundamentales.
Primero, la ley de Snell debe satisfacerse. Segundo, el comportamiento físico requiere que los
campos magnéticos y eléctricos en el plano de la interfaz sean el mismo a ambos lados del límite
y además que la corriente eléctrica y la densidad de flujo magnético atravesando el límite deben
ser iguales en cada lado del límite.
Cuando estas condiciones se cumplen se puede deducir que:

7
Estas son las ecuaciones para los coeficientes de reflexión y transmisión, donde Zi y Yi
son las impedancias y admitancias de la i-ésima capa (Annan, 2005).
Es importante recordar que las expresiones anteriores aplican para el campo magnético en
el caso TM y el campo eléctrico en el caso TE.
Cuando la onda electromagnética incide verticalmente sobre la interfaz (θ1=0°), no hay
distinción entre las ondas TE o TM y los coeficientes TE y TM son idénticos. Cuando la
incidencia no es vertical, los coeficientes son diferentes. Estos resultados muestran los cuatro
puntos importantes que deben ser recordados al momento de evaluar e interpretar datos GPR
(Annan, 2005):
1. La magnitud de reflexión de los TE se vuelve más grande mientras mayores sean los
ángulos de incidencia.
2. El coeficiente de reflexión TM puede eliminarse o mostrar reducciones a lo mínimo si el
ángulo de incidencia aumenta. Este ángulo mínimo es conocido como el “ángulo
Brewster”. Al ángulo Brewster, ocurre máxima transmisión a través de la interfaz. Para
ondas TE, la admitancia debe disminuir en la interfaz para que el ángulo de Brewster
exista; para las ondas TM, la impedancia debe disminuir a través de la interfaz.
3. Cuando las ondas viajan de un medio de baja velocidad a un medio de alta velocidad, la
magnitud de los coeficientes de reflexión se vuelve constante para ángulos mayores a los
ángulos críticos. Las ondas son totalmente reflejadas, los campos existen en el otro material
pero se comportan como señales evanescentes que decaen exponencialmente con la
distancia de la interfaz.
4. El signo de los coeficientes de reflexión puede ser positivo o negativo. Un signo positivo de
reflexión indica que el campo reflejado ( para TE o para TM) están en la misma

8
dirección que el vector de campo incidente, mientras que un coeficiente negativo significa
que el campo reflejado está en dirección opuesta al campo incidente (Annan, 2005).
1.1.3 Atenuación de la señal
Invariablemente, las señales de GPR se transmiten a través de medios complejos. Las
señales encuentran propiedades magnéticas y eléctricas heterogéneas a muchas escalas. El diseño
de un estudio GPR requiere que las longitudes de ondas de los campos electromagnéticos sean
comparables en escala con los objetos a detectar. Las heterogeneidades a pequeñas escalas
generan respuestas débiles o indetectables, pero su presencia tiene un impacto en la señal
mientras se transmite. Las heterogeneidades extraen energía a medida que los campos
electromagnéticos viajan, la dispersan en todas las direcciones y hasta pueden absorber un poco
de energía (Annan, 2005).
Cuando las señales de GPR viajan a través de medios heterogéneos, la señal directa pierde
energía constantemente (Figura 1.4). Esta pérdida de energía es imposible de cuantificar a menos
que se utilice un modelo específico (Annan, 2005).
Figura 1.4: Atenuación de la señal debido a heterogeneidades (modificado de Annan, 2005).

9
1.1.4 Aplicaciones Generales de datos GPR
El objetivo esencial de las investigaciones con GPR es extraer información del subsuelo.
Las aplicaciones son muy amplias, pero el objetivo principal es detectar objetos enterrados,
definiendo su localización y extensión en un espacio 3D. Por estos motivos, la interpretación de
datos de GPR requiere analizar los datos dos veces: primero para extraer información sobre la
velocidad y la atenuación y luego para definir la ubicación del objetivo, profundidad, entre otros
(Annan, 2005).
Los datos de GPR pueden presentar artefactos que pueden llevar a interpretaciones
incorrectas. La interpretación de los datos es inherentemente subjetiva y depende mayormente de
las habilidades, experiencia y conocimientos de quien analiza los datos (Annan, 2005).
1.1.5 Localización de tuberías
La forma común de adquirir los datos GPR para localizar tuberías, consiste en adquirir
perfiles transversales y perpendiculares entre sí. En campo, el primer paso es estudiar los
primeros resultados obtenidos sobre las tuberías observadas en los perfiles. Varios perfiles en
diversas direcciones pueden ser necesarios (Figura 1.5) (Annan, 2005).
Figura 1.5: Vista en planta de perfiles para detectar una tubería (Modificado de Annan, 2005)
Tubería
β =90°
β =45°
β =0°

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Como se muestra en la figura 1.4, el perfil adquirido a β =90° es perpendicular a la
ubicación de la tubería y es el más adecuado para determinar la profundidad de la misma. El
perfil adquirido a β =45° está en un ángulo oblicuo y el perfil correspondiente a β =0° es paralelo
al eje de la tubería. Los resultados de los perfiles a 45° y 0° no son adecuados para determinar la
profundidad a menos que se conozca el ángulo exacto de ubicación de la tubería (Annan, 2005).
Las tuberías se observan en los perfiles como hipérbolas. El vértice de la hipérbola indica
directamente la localización de la tubería. En campo se pueden marcar estos puntos y señalar la
trayectoria de la tubería (Annan, 2005).
1.2 UBICACIÓN GEOGRÁFICA DEL ÁREA DE ESTUDIO
En este trabajo se adquirieron datos GPR para ubicar tuberías en un área aproximada de
3500 m², la cual encierra la mayor parte de área útil del estacionamiento entre los sectores
internos Norte 1 y Norte 2 de PDVSA INTEVEP, Los Teques, Edo. Miranda (Ver Figura 1.6).
Figura 1.6: Ubicación del área de estudio, Estado Miranda (Modificado de
http://www.venezuelatuya.com/)

11
En la Figura 1.7 se muestra una imagen en planta de las instalaciones de PDVSA
INTEVEP, el área de estudio está señalada con un recuadro rojo.
Figura 1.7: Ubicación del área de estudio (Modificado de Google Earth)
En la figura 1.8 se presenta el plano del área, identificando específicamente la zona de
estudio. Este estudio fue realizado con la finalidad de detectar de servicios y/o elementos
enterrados que puedan ser afectados al momento de ejecutar trabajos de construcción de una
nueva edificación dentro de instalaciones de PDVSA INTEVEP, Los Teques, Edo. Miranda. Ya
que ésta es una zona urbanizada, se prevé la existencia de gran variedad de tuberías y elementos
enterrados.

12
Figura 1.8: Plano del área de estudio e indicación de ubicación de la edificación a construir
La construcción de esta nueva edificación implica la disposición de bancadas y nuevas
tuberías para los servicios. La figura 1.9 presenta una imagen de la ubicación de las bancadas a
construir, así como la vista en planta de la proyección de la edificación.
Figura 1.9: Ubicación de las bancadas de servicios a construir para la edificación

13
1.3 ADQUISICIÓN DE DATOS
Con el propósito de detectar servicios enterrados, se realizó la adquisición de los datos
siguiendo un mallado, el cual se muestra en la figura 1.10.
Figura 1.10: Mallado realizado durante la adquisición de datos.
Dicho mallado consta de trece perfiles en dirección vertical, realizados con un
espaciamiento entre perfiles de aproximadamente 3m, y nueve perfiles en dirección horizontal,
realizados con un espaciamiento aproximado entre perfiles de 2,5m. Los obstáculos encontrados
durante la adquisición fueron vehículos aparcados en el área de estudio, estos obstáculos no
influyen significativamente en los resultados.
La fosa de transformadores, ubicada en las adyacencias a la zona de estudio, consta de dos
transformadores, de éstos transformadores se tienen dos bancadas eléctricas que forman parte de
la red de distribución de electricidad para INTEVEP.

14
La adquisición de datos fue llevada a cabo con el equipo SIR-3000 (Ver figura 1.11), con
características que se indican a continuación:
Figura 1.11: Equipo de adquisición SIR-3000
 Unidad de control SIR-3000, compatible con todas las antenas GSSI (Geophysical Survey
Systems, Inc.), con memoria de 2GB. El software que regula las mediciones del Georadar
es GSSI. La unidad incluye teclado, con el cual se introducen los datos necesarios para
realizar cada estudio (nombre, separación entre perfiles, dirección de perfil, rango, etc.) y
permite visualizar los datos adquiridos en tiempo real.
 Una fuente de poder de 10.8V DC (Batería recargable).
 Antenas blindadas con frecuencias de 400MHz (Figura 1.12).
Figura 1.12: Antena de 400MHz

15
 Un odómetro, que mide las distancias recorridas por el Georadar una vez que se inicia la
medición. En función de la información que adquiere este dispositivo, la unidad de
control regula la emisión de pulsos y puede ubicar los registros de cada perfil en su
posición correcta, de acuerdo a la información proporcionada por el usuario.
La metodología de adquisición de los datos comprendió:
 Marcación de inicio y final de perfiles georeferenciados amarrados a la topografía.
 Puesta en marcha del equipo para la adquisición de los perfiles correspondientes. Se
marcó en la libreta de campo la dirección del perfil y la ubicación del mismo en el plano.
 Verificación de datos adquiridos incluyendo relación señal-ruido y longitud marcada por
el odómetro.
1.4 PROCESAMIENTO E INTERPRETEACIÓN DE LOS PERFILES
Los datos adquiridos se visualizaron en el programa RADAN 6.6, de la compañía
Geophysical Survey Systems, Inc.
Para ubicar tuberías enterradas en las distintas zonas de estudio, se realizó una correlación
lateral entre las distintas difracciones hiperbólicas que aparecían en los radargramas (ver Figura
1.13). Si una difracción era observada en distintas secciones contiguas entonces se procedía a
cartografiar como una tubería. Si se observaba una difracción similar a la que produce
tradicionalmente una tubería, pero resultaba ser un evento aislado que no se correlacionaba con
secciones contiguas, entonces se concluía que éstas eran ocasionadas por peñones u otros objetos
enterrados.

16
Figura 1.13: Interpretación de tuberías en secciones contiguas (Modificado de
http://www.idscompany.it)
Cada perfil se procesó de forma individual. En algunos casos se aumentó un poco la
ganancia en los perfiles, con el propósito de obtener mejor resolución en las señales. Se tomó en
consideración que, si se aumentaba mucho la ganancia, aumentaba también el ruido de la señal,
lo que podía ocasionar distorsiones en ésta. No se aplicaron filtros durante el procesamiento.
La figura 1.14 presenta un ejemplo de un perfil antes de aumentarle la ganancia. En la
figura 1.15 se aprecia este mismo perfil, luego de aumentarle la ganancia.

17
Figura 1.14: Perfil R656, forma original
Figura 1.15: Perfil R656, al aumentar la ganancia de las señales
Durante el procesamiento de los perfiles, se observaron ciertas zonas en las que la señal se
presenta distorsionada, éstas son llamadas “zonas de alto contraste”. Se infiere que en estas áreas,
hay presencia de planchas de acero o humedad en el terreno, que ocasionan anomalías en la señal.
En la figura 1.16 se muestra un perfil en el que se observó la presencia de estas “zonas de
alto contraste”, este perfil es el R646. Adicionalmente, en este perfil se aprecia una tubería.

18
Figura 1.16: Zonas de alto contraste y tubería
En algunos perfiles se encontraron elementos que no presentaban continuidad en los
perfiles siguientes, por lo que se estima que no sean tuberías, sino grupo de rocas o escombros en
el área (Ver figura 1.17).
Figura 1.17: Elementos encontrados que no presentaron continuidad en los perfiles adyacentes.
Luego de detectar las tuberías u otros elementos en cada perfil, se procede a ubicar la
posible profundidad, esta es indicada en la tabla de resultados. De acuerdo a las anotaciones
realizadas en campo, se tiene en el plano la ubicación de los perfiles. El programa indica la
distancia horizontal desde el inicio del perfil, por lo que se puede implantar en el plano la
ubicación del elemento encontrado.

19
1.5 RESULTADOS Y ANÁLISIS
En los perfiles procesados se identificaron bancadas, tuberías, posibles tuberías y zonas de
alto contraste, en las que la señal se presenta distorsionada. La Tabla 1.1 muestra los datos
aproximados de ubicación en el espacio y características generales de los elementos enterrados
detectados. Cada elemento se identifica mediante su nomenclador (T-XX), con el cual se
localizan las representaciones implantadas en las figuras 1.18 y 1.19. Dichos datos y
características de los elementos, se resumen como: a) Coordenadas de dos puntos o extremos, ya
sea de un tramo de tubería o sector localizado; b) rango de valores de profundidad del tope de las
tuberías; c) observaciones y, d) posible utilidad de los servicios.
Tabla 1.1: Elementos detectados
Los resultados obtenidos señalan ciertas características físicas y de ubicación espacial
relativa, de tuberías de las que se desconoce en algunos casos, sus condiciones de operatividad.
Los servicios detectados se representan mediante geometrías individuales, identificables como
líneas de tuberías de las que se desconoce, los puntos de origen y destino de las mismas (Figura
1.18). Para la ubicación en sitio de las tuberías y elementos detectados, se recomienda considerar
un margen de error horizontal de +/- 1m.
Como se puede apreciar dentro de la tabla de resultados, dos elementos se denotan como
“posible tubería”, esto se debe a que las señales no son lo suficientemente determinantes. No
obstante, se toman en cuenta al observar que se trata de reflejos que señalan la existencia de
algún elemento con estructura muy similar a la de tuberías.

20
Figura 1.18: Tuberías detectadas
 La tubería T-01 se observó tenuemente en algunos perfiles. Sin embargo, al encontrar la
tanquilla de electricidad en el área de estudio, se abrió la misma y se estudió la
profundidad y la dirección de la tubería, por lo que las señales tenues en los perfiles (que
presentan profundidades similares a las esperadas para esta tubería), se interpretan como
la continuidad de la tubería que sale de la tanquilla. Se estima que esta tubería sigue su
continuidad en la dirección señalada y probablemente esté en la bancada designada
como T-02.
 El elemento T-02 se refiere a una bancada que presenta varias tuberías en un área
pequeña.
 Los elementos T-03 y T-05 son considerados como posibles tuberías, éstas se encuentran
ubicadas directamente en el área donde se construirá la edificación. Se recomienda
tomar precauciones debido a las complicaciones que implican la cercanía de T-05 al un
vértice de la proyección horizontal de la edificación y la ubicación de T-03 dentro de
dicha proyección.

21
 Las señales que determinan a T-04, se consideran pronunciadas pero sin continuidad,
por lo que podría tratarse de un grupo de rocas o escombros que se observan a partir de
1,10m de profundidad.
 La tubería T-06 está representada en dos secciones en la figura 1.16, esto se debe a que
sólo se observó en ciertos perfiles, sin embargo, se estima que presenta continuidad en la
dirección señalada. La posición relativa de ésta intercepta las bocas de visita de la
Electricidad de Caracas y el foso de transformadores, razón por la que se deduce que la
utilidad de esta tubería es Electricidad.
 Las zonas indicadas en la implantación con líneas rojas inclinadas se refieren a “zonas
de alto contraste”, en estas áreas se tuvo poca resolución en los datos obtenidos,
posiblemente por causa del acero de refuerzo que compone la estructura de ciertos paños
de la losa de pavimento rígido o por la presencia de humedad.
1.5.1 Calicatas exploratorias recomendadas
Con el propósito de comprobar, de manera directa, la existencia de los elementos
detectados, se recomienda realizar excavaciones exploratorias de dimensiones aproximadas de
16m2
de área y 2,5m de profundidad (calicatas exploratorias). Principalmente, al tratarse de los
elementos T-03, T-04, T-05 y la zona de alto contraste, donde las señales percibidas mediante el
Georadar no ofrecen certidumbre suficiente.
Se recomienda excavar un grupo de 6 calicatas, ubicadas y numeradas en orden de
importancia, según las interferencias que representan (Figura 1.19)

22
Figura 1.19: Ubicación de las calicatas recomendadas
 C1: para este caso se plantea la excavación sobre el área T-04, a fin de revelar con
precisión las características de la estructura de los elementos enterrados bajo el área. Estos
elementos causan interferencia al eje de fundación y a un tramo de la bancada de
requerimientos de instrumentación y telecomunicaciones (ver figura 1.9).
Adicionalmente, esta calicata puede comprobar o descartar las continuidades de T-03 y
T-05.
 C2: la zona reconocida como de Alto Contraste requiere de una calicata que determinará
la causa del reflejo fuerte que oculta todo lo que pudo detectarse bajo la superficie,
especialmente para descartar o comprobar las posibles interferencias con la bancada de
requerimientos de instrumentación y telecomunicaciones (ver figura 1.9).
 C3: se propone esta tercera calicata para asegurar que no existan interferencias con las
zanjas o bancadas de drenajes de aguas de lluvia. Además se comprobará la continuidad
de la bancada designada como T-02.

23
 C4: calicata que revelará si realmente existe relación entre la Fosa de Transformadores y
elementos como T-04, T-05. También para descartar interferencia entre la Fosa de
transformadores y futuras bancadas de requerimientos de instrumentación y
telecomunicaciones y electricidad (ver figura 1.9).
 C5: esta recomendación servirá para diagnosticar con precisión la causa del alto contraste
en la zona.
 C6: esta calicata permitirá revisar el área donde irán tramos de las bancadas de
requerimientos de instrumentación y telecomunicaciones y evaluar la posible existencia
de la matriz de aguas blancas que alimenta al hidrante (H) (ver figura 1.9).
1.6 CONCLUSIONES
 El estudio realizado permitió determinar posibles ubicaciones de tuberías, zonas de alto
contraste y elementos enterrados. La existencia de los elementos identificados podría
afectar en la construcción de la nueva edificación.
 Fueron detectadas dos tuberías, dos posibles tuberías y una bancada. Adicionalmente, en
ciertas zonas, la señal se observaba distorsionada. Estas áreas se denominaron como zonas
de alto contraste, se interpreta que la distorsión de las señales se debe a la presencia de
planchas de acero o humedad.
 La aplicación de Georadar para determinar elementos enterrados, constituye un método
indirecto que permite indicar la ubicación relativa y profundidad de estos elementos. Por
esta razón, una vez realizadas las detecciones con Georadar, se recomienda excavar
calicatas exploratorias con el propósito de comprobar la existencia de los elementos
detectados y tener mayor información de los mismos.

24
CAPÍTULO 2
ESTUDIOS DE RESISTIVIDAD DEL SUELO PARA EL PROYECTO “ASTILLEROS
DEL ALBA (ASTIALBA)”. ARAYA, ESTADO SUCRE
La resistividad de un material se define como la oposición que éste ofrece al paso de la
corriente eléctrica. Generalmente se designa con la letra griega ρ. Contrario a la resistividad, la
conductividad es una medida que representa la capacidad de un cuerpo de permitir el paso de
corriente eléctrica a través de él (Manilla, 2003).
La magnitud de la resistividad es un coeficiente que depende de la naturaleza y el estado
físico del cuerpo considerado, sus dimensiones serán Ω.m (ohmnios por metro).
La resistividad es una de las magnitudes eléctricas de mayor amplitud de variación. Esto
ocurre porque la conductividad puede deberse a diferentes mecanismos, que dependen de la
estructura del cuerpo considerado. En el caso de mediciones de resistividad del suelo, muchos
factores influyen. Entre los que destacan el contenido de minerales, porosidad, grado de
humedad, concentración de sales disueltas en el agua, temperatura, entre otros (Orellana, 1972).
Para relacionar valores de resistividad del suelo con la geología del área, se deben conocer
los valores típicos de resistividad de diversos materiales (Orellana, 1972). La figura 2.1 presenta
valores de resistividad característicos de algunos tipos de rocas y minerales.

25
Figura 2.1: Resistividad de algunas rocas y minerales (Modificado de
http://www.alhgeofisica.com.ar/)
Las rocas ígneas y metamórficas, generalmente, presentan valores altos de resistividad. La
resistividad de estas rocas depende, mayormente, del grado de fracturas y el porcentaje de estas
fracturas que está lleno de agua. Las rocas sedimentarias, que generalmente son más porosas y
tienen contenidos de agua más altos, normalmente presentan valores de resistividad bajos. Los
suelos arcillosos presentan valores de resistividad más bajos que los suelos arenosos (Orellana,
1972). Se puede observar que los valores asociados a cada elemento varían unos de otros en
diversos órdenes de magnitud. Esto se debe a la cantidad de factores que influyen en la
resistividad, como se indicó anteriormente.
Las mediciones de resistividad del suelo, generalmente, se realizan inyectando corriente al
suelo a través de dos electrodos (C1 y C2) y midiendo el voltaje resultante de la diferencia de
potencial en dos electrodos (P1 y P2) (Ver Figura 2.2). A partir de los valores de corriente y
voltaje, se calcula la resistividad aparente mediante la ecuación (Loke, 1999):
ρa= k V/I (2.1)

26
Figura 2.2: Mediciones de resistividad (Loke, 1999)
En la ecuación 2.1, k es el factor geométrico. Este factor depende de la forma del arreglo
de los electrodos. Cada arreglo de electrodos puede caracterizarse con un factor geométrico k en
particular. Este es un parámetro que, cuando se multiplica por la resistencia medida, convertirá la
resistencia a la resistividad de un medio uniforme (Keller, 1966).
2.1.1 Resistividad Aparente
Consideremos un subsuelo homogéneo de resistividad ρ en cuya superficie se coloca un
dispositivo electródico AMN (Figura 2.3) (Orellana, 1972).
Figura 2.3: Dispositivo electródico AMN para la definición de resistividad aparente (Orellana,
1972)
En este dispositivo, como se observa en la figura 2.3, el electrodo A está conectado a un
generador de corriente de intensidad I. El campo eléctrico que produce se estudia por medio de
los electrodos M y N, que están conectados a un voltímetro que mide la diferencia de potencial
que aparece entre ellos. Los tres electrodos están alineados. El electrodo B que cierra el
circuito de A, se supone lo suficientemente alejado de los demás para que no influya en las
observaciones. Entonces, si AM= r y MN = a tendremos (Orellana, 1972):

27
Despejando ρ resulta:
La ecuación anterior puede utilizarse para calcular la resistividad de un subsuelo
homogéneo si se miden las magnitudes que aparecen en ella (r, a, ΔV, I) (Orellana, 1972).
En el caso cuando el subsuelo no es homogéneo (como por ejemplo el mostrado en la
figura 2.4), al aplicar la fórmula anterior, se obtendrá un valor de resistividad ficticio,
dependiente de las resistividades del medio ρ1, ρ2, ρ3 y de las distancias r y a. Esta resistividad
ficticia, obtenida aplicando a los datos obtenidos sobre un medio heterogéneo, la expresión
correspondiente a un medio homogéneo, es la resistividad aparente.
Figura 2.4: Ejemplo de un subsuelo heterogéneo (Orellana, 1972)
En el caso de mediciones en campo de resistividad, debido al carácter heterogéneo del
suelo, los valores obtenidos representan la resistividad aparente del suelo.
2.1.2 Sondeo eléctrico vertical
Se llama sondeo eléctrico a una serie de determinaciones de resistividad aparente,
efectuadas con el mismo tipo de dispositivo y separación creciente entre los electrodos de
emisión y recepción (Orellana, 1972).

28
Cuando el dispositivo empleado es simétrico, o asimétrico con un electrodo en el
“infinito”, y durante la medición permanecen fijos el azimut del dispositivo y el centro del
segmento MN, suele llamarse Sondeo Eléctrico Vertical (SEV). La finalidad del SEV es conocer
la distribución vertical de resistividades bajo el punto sondeado (Orellana, 1972).
Los datos de resistividad aparente obtenidos en cada SEV son representados por medio de
una curva, en función de las distancias entre electrodos. Utilizando el método Wenner, esto se
logra gracias a que la configuración de los electrodos permanece geométricamente semejante
(Loke, 1999). Esta curva se caracteriza por representar las resistividades aparentes ρa en el eje de
las ordenadas; en las abscisas, se presentan los valores sucesivos de las distancias a. La escala
empleada para cada eje es del tipo logarítmica.
Al interpretar esta curva, generalmente se supone que el subsuelo consiste de capas
horizontales. Usando este método, se supone además que la resistividad del suelo varía sólo con
la profundidad, no en la dirección horizontal (Loke, 1999).
2.1.3 Pseudo-sección de resistividad aparente
Las pseudo-secciones son usadas como un medio de representar gráficamente los valores
de resistividad aparente, medidos utilizando sondeos eléctricos verticales, de manera que queden
registradas las variaciones laterales de resistividad aparente (Cuesta, 2007). Adicionalmente, se
utilizan como una guía inicial para interpretaciones cuantitativas futuras.
Las pseudo-secciones dan una imagen muy aproximada de la distribución de resistividad
aparente en el suelo. Sin embargo, esta imagen generalmente está distorsionada pues la forma de
los contornos depende del tipo de arreglo utilizado así como de la resistividad verdadera del
suelo. Otra aplicación de estas pseudosecciones es para escoger malas medidas de resistividad
aparente, estas medidas generalmente se destacan como puntos con valores de resistividad
inusualmente altos o bajos (Loke, 1999).

29
2.1.4 Método Wenner
El método Wenner de 4 electrodos requiere que 4 electrodos metálicos sean colocados con
igual separación sobre una línea recta en la superficie del suelo (Figura 2.5). La distancia entre
dos electrodos adyacentes es llamada “espaciamiento del arreglo” y se denota con la letra a. El
factor geométrico k para este arreglo es (Keller, 1966):
Figura 2.5: Arreglo Wenner (Cuesta, 2007)
Este arreglo se caracteriza por ser sensible a cambios verticales de resistividad del suelo
(estructuras horizontales), pero es poco eficiente detectando cambios horizontales (estructuras
verticales). Para este arreglo, la profundidad de investigación es, aproximadamente, la mitad de la
máxima apertura interelectródica “a” utilizada (Loke, 1999).
2.2 UBICACIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO
En este trabajo se realizaron estudios de resistividad en la costa Norte de la Península de
Araya, en el sitio conocido como Punta de Playa o Playa de Róbalo, Municipio Cruz Salmerón
Acosta, del Estado Sucre (Ver Figura 2.6). Los estudios se hicieron en los puntos donde se prevé
la instalación de equipos eléctricos mayores, la subestación eléctrica, grupo electrógeno y
edificaciones o áreas con presencia de equipos de telecomunicaciones.

30
Figura 2.6: Ubicación del área de estudio. (Modificado de http://www.venezuelatuya.com/)
2.3 GEOLOGÍA DEL ÁREA
La Cordillera Araya-Paria es definida por Danielo (1974) como la prolongación de la
sección central de la Cordillera de la Costa, la cual comienza al oeste en Punta Barrigón y se
extiende hasta Punta Narizona en el extremo oriental de la Península de Paria. Esta cordillera
limita al norte con la Placa del Caribe y al sur con la costa septentrional del Golfo de Cariaco.
Dicha cordillera posee una orientación E-W, alcanzando una longitud de 270 km y un
ancho variable entre 4 km y 20 km. Es una región montañosa baja y de colinas, con una altura
máxima de 1.060 m (en el Pico Santo de Paria). Esta cordillera se divide en dos secciones,
ubicadas a ambos lados de una línea noroeste-sureste que se extiende desde la Esmeralda hasta
Casanay, quedando al oeste la Península de Araya y al este la de Paria (Danielo, 1974).

31
La Península de Araya se caracteriza fisiográficamente por cerros de alturas máximas de
600 m, encontrándose a ambos lados, lomas y colinas que no exceden los 150 m de altura
(Danielo, 1974).
La zona de estudio se encuentra ubicada entre Manicuare y Chacopata (Ver Figura 2.7),
en el sector occidental, y se caracteriza por la presencia de elevaciones que no sobrepasan los 250
m, con formas redondeadas y vegetación muy seca. El clima muy árido que impera en la zona ha
favorecido una erosión avanzada que se traduce en la presencia de salinetas, valles secos
aluvionales, que se adentran en la parte central de la Península, y algunos planos interiores,
también aluvionales. El drenaje presenta un patrón dendrítico y los ríos y arroyos presentes se
encuentran secos (Danielo, 1974).
Figura 2.7: Área de Estudio, ubicada entre Manicuare y Chacopata. (Modificado de
http://www.tiwy.com)
2.3.1 Geología Estructural Regional
Giunta et al. (2002) indican que la placa del Caribe representa un fragmento litosférico
entre Norteamérica y Suramérica, constituido en su parte central por la corteza oceánica
ligeramente deformada y las cuencas de Colombia y Venezuela, bordeadas por cinturones
deformados Mesozoico-Terciarios de ancho variable. Los márgenes occidental y oriental de la
placa consisten en sistemas colisionales que desarrollaron varios arcos magmáticos (Istmo de

32
América Central, Antillas Menores). Los márgenes norte y sur están representados por zonas de
cizalla (Cinturón de Motagua en Guatemala, Antillas Mayores y Cordilleras Septentrionales de
Venezuela). En la Figura 2.8 se muestra un esquema de la geología estructural del Caribe, dentro
de la cual se encuentra el área explorada, las flechas en la figura indican la dirección de los
movimientos de las principales placas tectónicas.
Figura 2.8: Mapa esquemático estructural área del Caribe (Modificado de Jimenez, 2008)
El Norte de Venezuela es parte del límite entre las placas Caribe y Suramericana. La zona
de contacto de estas dos placas tectónicas ha generado un sistema de fallas principales activas del
tipo transcurrente dextral, a lo largo de un cinturón de aproximadamente 100 km, definido por los
sistemas montañosos de los Andes Venezolanos, la Cordillera Central y la Cordillera Oriental.
Dicho sistema se denomina Sistema de fallas de Oca-Ancón-Boconó-San Sebastián-El Pilar. El
Oriente de Venezuela, por su parte, está caracterizado por una zona de subducción que se
extiende hasta las Antillas Menores (Vásquez, FUNVISIS).
Según Avé-Lallemant (1997), hacia el noreste del país las rocas han sido afectadas por
dos fases de deformación: la primera ocurrió en el Cretácico Medio Tardío y está relacionada a
procesos de subducción y colisión, generando foliación regional (NE-SO generalmente), así
como también plegamientos en un régimen de cizallamiento dextral a lo largo del límite de
placas, como resultado de la convergencia oblicua entre la placa del Caribe y la Suramericana. La

33
segunda fase es post-metamórfica y se caracteriza principalmente por la generación de fallas y
corrimientos.
2.3.2 Geología Local
A continuación se mencionarán las unidades sedimentarias Cuaternarias y las formaciones
presentes en el área de estudio.
2.3.2.1 Unidades Sedimentarias Cuaternarias
Basado en el trabajo de Alvarado (2005), se presenta a continuación la descripción de las
unidades que han sido depositadas durante el Cuaternario, tomando en cuenta su medio de
acumulación. En la Figura 2.9 se muestra un mapa descriptivo de las mencionadas unidades para
la zona de estudio.
Figura 2.9: Mapa Geológico de Unidades Sedimentarias (Modificado de Alvarado, 2005)

34
 Medio de Acumulación de Valle
Valle Coluvial-Aluvial (Qcal): Este medio de depositación está caracterizado por la toma
de materiales de coluviones antiguos de edad Pleistoceno Medio a Temprano, compuestos de
grava tipo cuarzo y esquistos, embebidos dentro de una matriz arenosa, de color característico
marrón rojizo (Alvarado, 2005).
 Medio de Acumulación Litoral
Cordón o Fecha (Qhcf): Son formaciones sedimentarias que se producen en las
desembocaduras de los ríos, debido a que la arena transportada por la corriente frena al chocar
con las olas del mar; al anularse mutuamente la velocidad de ambas corrientes, la arena cae al
fondo y crea un depósito alargado que se extiende desde la zona donde el río llega al mar y crece
en la dirección que determina el contacto entre el río y los frentes de olas (Alvarado, 2005).
Albúferas (Qha): Es una laguna litoral separada del mar por una barra arenosa o cordón
litoral, de Edad Holoceno en la zona de interés. El material que constituye este tipo de depósitos
es generalmente muy fino, de color pardo amarillento y muy rico en halita (Alvarado, 2005). Este
medio de acumulación fue observado en la zona plana del área de estudio del ensayo cross hole 1
como una capa superficial arcillosa, cuarteada en prismas muy delgados con forma de platillos
por efecto de la desecación. En las grietas de los mismos destaca la presencia de pequeños
cristales de sal.
2.3.2.2 Formaciones
 Formación Coche (Léxico Estratigráfico de Venezuela, PDVSA-Intevep)
La Formación Coche fue descrita inicialmente por Patrick (1959), así como Jam y
Méndez A. (1962), quienes indicaron los afloramientos de la isla de Coche como localidad tipo.
Vivas et al. (1989), designaron los acantilados a 1 km al norte de Punta Negra, en la costa oriental
de la isla como sección tipo. Como secciones de referencia, se nombraron acantilados en San

35
Pedro y en el Bichar, en la isla de Coche, y los acantilados en la costa occidental de la península
de Chacopata (Hoja 7448 esc. 1:100.000, Cartografía Nacional).
La formación está constituida por partes aproximadamente iguales de arcillas, areniscas y
conglomerados, mal escogidos. Las arcillas son grises o azules, meteorizando en tonos
abigarrados, generalmente arenosas y contienen guijas de diversas rocas y cuarzo, siendo
localmente carbonosas. Las areniscas son de grano fino a grueso, con cemento arcilloso, gris y
marrón, meteorizando en amarillo o rojo (Patrick, 1959; Jam y Méndez A., 1962). Los
conglomerados se componen de guijarros, peñas y peñones subangulares a subredondeados, en
los que predominan rocas ígneas y metamórficas, arenisca, cuarzo y, menos frecuentes, ftanitas y
calizas, en una matriz arenosa poco coherente. Ambas litologías son típicamente ferruginosas
(Jam y Méndez A., 1962, Bermúdez, 1966). Vivas et al., (1989), indican que las estructuras
sedimentarias más comunes son la estratificación cruzada planar y bidireccional, imbricación de
clastos y los rellenos de canal. Estas estructuras se observan en areniscas y conglomerados, los
cuales son lenticulares (rellenos de canal y conglomerados, dismictitas).
El espesor de la formación es de 60 m, aunque no ha sido posible medir secciones
detalladas (González de Juana et al., 1980). En la sección tipo propuesta por Vivas et al., 1989, se
midieron 21 m. Pozos perforados en la isla de Coche, alcanzaron 26 m en el Bichar, y 20 m en
San Pedro sin alcanzar el basamento metamórfico.
No se han encontrado fósiles ni en la isla de Coche, ni en los afloramientos
septentrionales de la península de Araya. En Macanao, los fósiles no son indicativos de edad.
Debido a la ausencia de fósiles, su edad es incierta; Jam y Méndez A. (1962) la atribuyeron al
Pleistoceno. Tanto Patrick (1959) como el Cuadro de Correlación del Primer Congreso
Venezolano del Petróleo (Soc. Ven. Ing. Petról., 1963), ubican la unidad en el Pleistoceno.
 Formación Manicuare (Léxico Estratigráfico de Venezuela, PDVSA-Intevep)
La Formación Manicuare fue descrita inicialmente por Balda (1963) para designar a las
rocas metamórficas ubicadas en la zona de Manicuare. Posteriormente, fue redefinida por

36
Schubert (1972) para distinguir a los esquistos cuarzo-micáceos y cuarcitas que afloran en la
parte noroccidental de la Península de Araya.
Las rocas más abundantes presentes en esta formación son los esquistos cuarzo-micáceos,
frecuentemente granatíferos y/o epidóticos, con abundantes intercalaciones de cuarcitas y algunas
bandas de esquistos anfibólicos, mármoles y gneises, presentándose de forma alterna y con
espesor variable, frecuentemente con micropliegues y estructuras de "augen". Toda la secuencia
contiene vetas tabulares de cuarzo blanco o ahumado, las cuales varían entre varios centímetros y
varios metros de espesor, paralelos o transversales a la foliación.
El área de afloramiento se extiende en forma de una faja de aproximadamente de 3 km a 5
km de ancho, en dirección E-NE, entre las poblaciones de Araya y Chacopata, y desde la costa
norte de la Península de Araya hasta Manicuare en la costa sur.
Su expresión topográfica se caracteriza por cerros y colinas redondeadas, de color rojo
ladrillo. Frecuentemente se observan afloramientos de cuarzo blancos en las cumbres.
Debido a la ausencia de fósiles, y según su litología y grado de metamorfismo, se
correlaciona con parte del Grupo Juan Griego de la Isla de Margarita, asignándole una edad
Jurasico Superior a Cretáceo Inferior.
En el presente trabajo se realizaron los estudios de resistividad del suelo utilizando el
método Wenner (Keller, 1966), en dos áreas designadas como: área administrativa y subestación
principal (Ver Figura 2.10).
Estas áreas están destinadas a la construcción de oficinas administrativas y la disposición
de equipos de telecomunicaciones. Detalles sobre la adquisición en estas áreas se describen en las
próximas secciones.

37
Figura 2.10: Ubicación Área Administrativa y Subestación Principal (Modificado de Google
Earth)
La ASTM (American Society for Testing Materials), es una institución que se encarga de
normalizar procedimientos o procesos, de acuerdo a ciertos estándares de calidad. La norma
ASTM G57-95, indica los procedimientos y equipos necesarios para realizar estudios de
resistividad mediante el método Wenner. La adquisición de los datos en el Área Administrativa y
Subestación Principal se realizó siguiendo las indicaciones propuestas en esta norma.
Se midieron los valores de resistividad aparente del suelo utilizando aperturas entre
electrodos de 0,5; 1; 2; 4; 8; 10; 14 y 20m.
2.4.1 Equipos Utilizados
Para la adquisición de los datos, se emplearon los equipos que se indican a continuación:
 Unidad principal: Medidor de Resistividad de suelos multifuncional, Modelo AEMC
6470-B. (Ver Figura 2.11)

38
Figura 2.11: Equipo utilizado para la realización de los estudios de resistividad
 Dos carretes de cables de 100mts.
 Dos cables de 30mts.
 4 barras de electrodos de acero de 36cm de longitud
2.4.2 Área Administrativa
Se realizaron estudios de resistividad en 7 puntos. Las coordenadas UTM de éstos se
presentan en la Tabla 2.1. En la Figura 2.12 se muestra un mapa con la localización relativa de
estos puntos en el área administrativa.
Tabla 2.1: Coordenadas UTM de los estudios de resistividad en el área administrativa
Punto Este Norte
D1 385608 1175885
D2 385747 1175874
D3 385696 1175735
D4 385569 1175783
D5 385670 1175856
D6 385562 1175763
D7 385605 1175695

39
Figura 2.12: Ubicación de los estudios de resistividad correspondientes al área administrativa.
(Modificado de Google Earth)
2.4.3 Subestación Principal
Se realizaron estudios de resistividad en 9 puntos del terreno destinado a la construcción
de la subestación principal. Las coordenadas UTM de estos puntos se presentan en la Tabla 2.2.
En la Figura 2.13 se muestra esta zona, así como la ubicación relativa de cada punto.

40
Tabla 2.2: Coordenadas de los estudios de resistividad de la Subestación Principal
Punto Este Norte
A1 385349 1176075
A2 385333 1176086
A3 385278 1176121
A4 385233 1176145
A5 385183 1176136
A6 385121 1176121
A7 385094 1176091
A8 385043 1176039
A9 385016 1175938
Figura 2.13: Ubicación de los estudios de resistividad correspondientes a la Subestación
Principal. (Modificado de Google Earth)

41
2.5 PROCESAMIENTO
Para analizar los datos de resistividad se utilizó el programa IPI2Win. Este software está
diseñado para la interpretación automática o semi-automática de datos de sondeo eléctrico
vertical, obtenidos con varios de los arreglos utilizados con más frecuencia en la prospección
eléctrica (Guía de Usuario IPI2win, 2000).
Suministrando al programa los valores de resistividad aparente medidos en campo, y la
apertura entre los electrodos, se obtiene la curva de resistividad aparente, la cual es el resultado
del suavizamiento de los valores de campo por un método tipo spline (Guía de Usuario IPI2win,
2000). La curva es graficada en escala logarítmica, tanto para el eje de las separaciones como
para el eje de la resistividad aparente. El rango de los valores en los ejes se determina
automáticamente, de manera tal que la escala de la curva puede variar para diferentes puntos de
sondeo. Adicionalmente, se puede obtener la pseudosección de resistividad aparente.
De acuerdo a los valores de resistividad aparente, se genera una curva teórica que
representa el modelo de resistividad verdadera. Este modelo, presenta las diversas capas con sus
respectivos valores de resistividad, así como los espesores de las mismas.
Los valores de resistividad aparente obtenidos en campo se insertaron en el programa
IPI2Win con el propósito de obtener pseudosecciones de resistividad aparente, así como los
valores de resistividad real.
Con los modelos de capas de resistividad real, se generaron perfiles que ilustraran la
distribución de resistividades en el suelo. Estos perfiles se obtuvieron a través el software
Surfer8. Se utilizó el método de interpolación Kringing para generar los perfiles de resistividad
verdadera.
Adicionalmente, se tiene información litológica del área administrativa, proporcionada
por una perforación geotécnica realizada a, aproximadamente, unos 15m del punto de medición
D3 (Ver Apéndice A). De acuerdo a esta planilla de perforación, los primeros 3m corresponden a

42
suelo de relleno (arena arcillosa), luego se presentan arenas y limos desde los 4m hasta los 11m y,
finalmente, esquistos grafitosos de los 12m a los 20m de profundidad.
Esta litología es tomada en cuenta al momento de generar los modelos de resistividad
verdadera así como para la interpretación de los datos.
2.6.1 Área Administrativa
De acuerdo a la ubicación de los puntos de resistividad, se generaron 3 perfiles
correspondientes al área administrativa (Ver Figura 2.14).
Figura 2.14: Ubicación de los perfiles de resistividad del área administrativa (Modificado de
Google Earth)
Es importante indicar que, durante la adquisición de los datos de resistividad, el suelo
estaba un poco húmedo en la zona Norte del área administrativa. Esto se observó principalmente

43
en las áreas cercanas a las mediciones del punto D1 (Ver figura 2.14) como una lámina de agua
en parte del terreno. Este grado de humedad afecta las mediciones, tal como se puede observar en
los perfiles que se muestran en las figuras 2.15 a 2.20
 Perfil D3-D2:
En la pseudosección de resistividad aparente se observan valores bajos en la zona
correspondiente al punto D2, principalmente a partir de los 6m de profundidad, donde la
resistividad aparente llega a presentar valores de 2,5 Ω.m (Figura 2.15)
Figura 2.15: Pseudosección de resistividad aparente, perfil D3-D2
En la sección de resistividad verdadera (Figura 2.16), se puede observar que la
resistividad va disminuyendo, a medida que el perfil va hacia el nor-este (similar al caso de
la pseudosección de resistividad aparente). Esto se puede relacionar con el grado de humedad
presente en dicha zona al momento de realizar los estudios, tal como se indicó anteriormente.
El área correspondiente al punto D2 presenta valores bajos de resistividad verdadera. En el
área cercana al punto D3, es donde encontramos los mayores valores de resistividad.
Tomando en cuenta que la perforación geotécnica realizada en el Área Administrativa se
encontraba a 15m del punto de medición D3, se puede comparar la litología presentada en la
planilla de perforación (Ver Apéndice A), con los valores de resistividad asociados a este
punto. Al realizar esta comparación, se observa concordancia entre la litología del área
(arena arcillosa, arenas, limos y esquistos grafitosos) y los resultados correspondientes a los
estudios de resistividad.

44
Figura 2.16: Sección de resistividad verdadera, perfil D3-D2
Al comparar la pseudosección de resistividad aparente con la sección de resistividad
verdadera, se aprecia una distribución similar en ambos casos, tanto en la zona N-E (punto
D2), como en la zona S-O (punto D3).
 Perfil D7-D5
La figura 2.17 presenta la distribución de resistividades aparentes (pseudosección) para el
perfil D7-D5. Se pueden apreciar valores bajos de resistividad aparente en la zona N-E,
resultado que concuerda con lo observado en el perfil D3-D2 (Ver Figura 2.15)
Figura 2.17: Pseudosección de resistividad aparente, perfil D7-D5

45
De acuerdo a los valores de resistividad verdadera de los puntos de medición D7 y D5, se
tiene la sección de resistividad verdadera (Ver Figura 2.18). En este caso, se presentan
variaciones significativas en las resistividades, principalmente en el punto D7, cuyos valores
llegan a los 32 Ω.m a los 5m de profundidad. En el caso del punto D5, las resistividades
llegan a tener valores de 22 Ω.m a los 5m de profundidad aproximadamente. Cercano a los
13m de profundidad, la resistividad decae.
Figura 2.18: Sección de resistividad verdadera, perfil D7-D5
Comparando la pseudosección de resistividad aparente con la sección de resistividad
verdadera de los puntos D7 y D5, se aprecia que mantienen relación, en los valores de
resistividad.
 Perfil D6-D4-D1
En la Figura 2.19 se presenta la pseudosección de resistividad aparente asociada a los
puntos de medición D6, D4 y D1. Como en el caso se los perfiles anteriores, se aprecian
valores bajos de resistividad aparente en la zona N-E.

46
Figura 2.19: Pseudosección de resistividad aparente, perfil D6-D4-D1
En la sección de resistividad verdadera ilustrada en la figura 2.20 se observa una
tendencia general resistividades bajas, presentando una pequeña anomalía en el punto D4,
donde las resistividades aumentan un poco.
Figura 2.20: Sección de resistividad verdadera, perfil D6-D4-D1
Este perfil presenta los menores valores de resistividad. En los primeros metros de
profundidad, correspondientes al punto D1, se tienen valores bajos. Esto se relaciona con el
grado de humedad en el suelo que se presentó cercano a este punto en el momento de la
adquisición de los datos. A los 5m de profundidad, bajo el punto D4, se tiene una pequeña
variación en los valores de resistividad, alcanzando unos 5 Ω.m. Igualmente el punto D6
presenta valores bajos de resistividad desde la superficie hasta los 15m.

47
Comparando la pseudosección con el perfil de resistividad verdadera, en ambas se
aprecian valores de resistividad un poco más altos en el punto D4. Es de hacer notar, que la
representación horizontal del punto D4 en la pseudosección no está a escala, pues el
programa grafica los puntos en forma equidistante. Por esta razón, la distribución horizontal
real de los puntos D6, D4 y D1 es la presentada en la sección de resistividad verdadera.
 Mapa de Resistividad Verdadera a los 2m de profundidad
Tomando en cuenta los valores de resistividad verdadera obtenidos para el área
administrativa, se genera un mapa que ilustra la distribución de las resistividades a 2m de
profundidad (Ver Figura 2.21).
Figura 2.21: Mapa de resistividad verdadera a 2m de profundidad, área administrativa.
N

48
Los menores valores de resistividad se tienen en la parte Norte del área de estudio, con
resistividades que alcanzan 1 Ω.m. Esto se relaciona al grado de saturación de agua en el
suelo al momento de realizar las mediciones. A pesar de que los primeros 3 ó 4m del área
administrativa corresponden a suelo de relleno (de acuerdo a la perforación geotécnica), se
puede interpretar que en la zona norte el suelo de relleno es un poco más arcilloso, razón por
la cual, absorbe mayor cantidad de agua. La zona sur del área de estudio presenta valores
mayores de resistividad, lo que indica que en este caso el suelo de rellenos presenta granos
un poco más gruesos (limo o arenas).
2.6.2 Subestación Principal
La ubicación de los perfiles de resistividad correspondientes a la subestación principal se
muestra en la figura 2.22.
Figura 2.22: Ubicación de los perfiles de resistividad correspondientes a la subestación principal.
(Modificado de Google Earth)

49
 Perfil A1-A2-A3
En la figura 2.23 se presenta la pseudosección de resistividades aparentes
correspondientes a las mediciones de los puntos A1, A2 y A3. Se observa una distribución
de valores bajos de resistividad, donde los menores se presentan en el punto A2.
Figura 2.23: Pseudosección de resistividad aparente, perfil A1-A2-A3
En la sección de resistividad verdadera (Figura 2.24) se aprecia que al tomar en
cuenta la tendencia de valores presentada de los puntos A3 y A2, el punto A1 muestra una
anomalía, con resistividades que alcanzan los 13 Ω.m.
Figura 2.24: Sección de resistividad verdadera, perfil A1-A2-A3

50
 Perfil A4-A5-A6
En la Figura 2.25 se aprecia la pseudosección de resistividad aparente asociada a los
puntos A4, A5 y A6.
La distribución de resistividades verdaderas correspondiente a los puntos A4, A5 y A6
se presenta en la figura 2.26.
En este caso se observan resistividades altas (en comparación con los resultados del
perfil A1-A2-A3), principalmente en los puntos A5 y A6 donde se llega a tener valores de
hasta 35 Ω.m en el caso del punto A6. En el punto A4 se presentan valores de unos 8 Ω.m

51
hasta los 5m de profundidad aproximadamente, para luego presentar un decaimiento
progresivo. En los puntos A5 y A6, al llegar a profundidades mayores a 10m, se observa
este decaimiento.
Comparando los resultados de la pseudosección con los de la sección de resistividad
verdadera se aprecia una variación en los valores de resistividad, en el caso de la sección
de resistividad verdadera, éstos son un poco más altos.
 Perfil A7-A8-A9
La figura 2.27 muestra la pseudosección de resistividad aparente asociada a los puntos
A7, A8 y A9.
En la figura 2.28 se puede apreciar la sección de resistividad verdadera referente a
estos puntos.En este perfil se presentan los mayores valores de resistividad en los puntos
A7 y A9, llegando hasta unos 44 Ω.m. Sin embargo, en el punto A8 se produce una
anomalía, con valores de resistividad considerablemente bajos, tomando en cuenta la
tendencia indicada por A7 y A9.

52
 Mapa de Resistividades Verdaderas a los 5m de profundidad
Tomando en cuenta los valores de resistividad verdaderos obtenidos, se genera un
mapa de resistividades verdaderas a los 5m de profundidad. Esto con el propósito de
observar gráficamente la distribución de las resistividades en la Subestación principal a
esta profundidad.

53
Figura 2.29: Mapa de resistividad verdadera a 5m de profundidad, subestación principal
Se puede observar una tendencia de aumento de resistividad hacia el oeste. Sin embargo,
se presenta una anomalía en esta zona con valores bajos de resistividad. Esto se puede relacionar
con un grado de humedad un poco más alto en esta zona en particular.
2.6.3 Consideraciones generales: sistemas puesta a tierra y protección catódica
Los sistemas puesta a tierra se implementan con el propósito de conectar a tierra equipos
eléctricos o electrónicos, para evitar daños a los equipos y al personal, en caso de la posible
existencia de una descarga de corriente peligrosa. Para diseñar estos sistemas, se deben tomar en
cuenta los menores valores de resistividad que pueda presentar el terreno, ya que éstos están
asociados a altas conductividades (Rojas, 2006). Los resultados obtenidos mediante este estudio
deben ser utilizados al momento de diseñar las mallas de puesta a tierra, principalmente, en las
zonas donde se estima la disposición de equipos eléctricos o electrónicos, como es el caso de la
Subestación Principal y el Área Administrativa.
N

54
Se denomina corrosión por suelos, a los procesos de degradación que son observados en
estructuras enterradas. La resistividad del suelo, al depender de factores como la humedad,
presencia de sales en el suelo, entre otros; es un indicativo del nivel de agresividad que presenta
el suelo en términos de corrosión (Rocabado, 2011). Mientras menos resistivo sea el suelo, el
grado de corrosión que presente será potencialmente alto. Con el propósito de evitar la corrosión
en elementos enterrados en el suelo, se diseñan los sistemas de protección catódica. La norma
API 651 (American Petroleum Institute), cuantifica el nivel de corrosión del suelo de acuerdo a
los valores de resistividad. De acuerdo a los valores obtenidos a través de los estudios realizados,
los niveles de corrosión del suelo están asociados a “muy corrosivo” y “moderadamente
corrosivo” (Norma API-657). Por esta razón es recomendable instalar sistemas de protección
catódica en las áreas estudiadas.
2.7 CONCLUSIONES
 A pesar de algunos cambios en los valores de resistividad obtenidos en los perfiles, al
tomar en cuenta que la resistividad en rocas varía en diversos órdenes de magnitud, los
resultados obtenidos no indican cambios bruscos de resistividad, que puedan asociarse a
cambios de litología o presencia de cuerpos de agua, entre otros.
 Haciendo referencia a la perforación geotécnica, la litología del área es mayormente
sedimentaria (arcillas, arenas y limos) y metamórfica al presentar esquistos grafitosos.
Los valores obtenidos concuerdan con los asociados a la litología descrita en la
perforación. Rocas sedimentarias, así como esquistos, presentan valores bajos de
resistividad (entre 1 y 100 Ω.m).
 Un factor importante a tomar en cuenta al momento de adquirir valores de resistividad en
campo, es el grado de saturación de agua que pueda presentar el suelo. Ya que, el grado
de humedad puede influir significativamente en los valores de resistividad. Para evitar
esto, se debe tener registro de las recientes precipitaciones en el área.

55
CAPÍTULO 3
ESTUDIOS GEOTÉCNICOS POR PROSPECCIÓN GEOFÍSICA EN TIERRA:
CROSSHOLE PARA EL PROYECTO “ASTILLEROS DEL ALBA (ASTIALBA)”,
ARAYA, ESTADO SUCRE
3.1 Aspectos Teóricos
3.1.1 Ondas Sísmicas
Las ondas sísmicas son un tipo de ondas elásticas que se producen por la propagación de
perturbaciones temporales que generan movimientos en un medio (Estrada, 2008).
 Ondas P: Las Ondas P son ondas longitudinales, lo que implica que las partículas se
mueven paralelas a la dirección de propagación de la onda, produciendo compresiones y
dilataciones en el medio (Figura 3.1). Ante cualquier perturbación que genere ondas
sísmicas, las ondas P son las que se perciben primero en los registros.
Figura 3.1: Ondas P (modificado de http://fatimafeijoomaneiro.blogspot.com)
 Ondas S: Llamadas también ondas de cizalla, éstas generan un movimiento de partículas
perpendicular a la dirección de propagación de la onda. Se relacionan a deformaciones del

56
terreno de tipo de cizalla (Figura 3.2). Su velocidad es menor que la de las ondas P, por lo
que se perciben como la segunda llegada en los registros sísmicos.
Figura 3.2: Onda S (modificado de http://fatimafeijoomaneiro.blogspot.com)
Un ejemplo de cómo se ven las llegadas de las ondas P y S en un registro sísmico se
presenta en la figura 3.3.
Figura 3.3: Identificación de ondas sísmicas (Modificado de Tarbuck et al. 2005)
3.1.2 Módulos Elásticos
Ya que las ondas sísmicas son elásticas, los medios por los que se propagan deben tener
propiedades elásticas. Por esta razón, pueden relacionarse las velocidades de ondas sísmicas con
las propiedades elásticas de un medio (Udías y Mezcua, 1997)

57
Se llaman módulos elásticos a los parámetros que describen las relaciones entre las
fuerzas aplicadas y las deformaciones (e) correspondientes a un material. Estos módulos son:
 Relación de Poisson: Relaciona cuánto se dilata un sólido en un eje respecto a la
contracción sufrida en otro eje (Figura 3.4) (Velis, 2007).
Figura 3.4: Relación de Poisson (Tomado de http://www.feppd.org/)
 Módulo de Young: Mide la resistencia de un material a la deformación, al ser aplicado
un esfuerzo uniaxial (Velis, 2007). Puede describirse como el comportamiento de un
cilindro al ser halado por ambos extremos (Figura 3.5).
Figura 3.5: Módulo de Young (Tomado de http://eculator.com/)

58
 Módulo de Rigidez: Describe cuán fácil es deformar un cuerpo ante la aplicación de
fuerzas de corte o tangenciales (Figura 3.6). El módulo de rigidez representa el cociente
entre la fuerza de corte ejercida y el cambio relativo de la deformación en la dirección de
la fuerza. (Velis, 2007).
Figura 3.6: Módulo de rigidez (Modificado de Velis, 2007)
 Módulo de Bulk: Representa el cociente entre el cambio en la presión hidrostática
ejercida sobre el material y la magnitud del cambio relativo sufrido por el mismo (Figura
3.7) (Velis, 2007).
Figura 3.7: Módulo de Bulk (Modificado de Velis, 2007)

59
3.1.3 Determinación de módulos elásticos usando Vp, Vs y densidad
Conociendo los valores de velocidad de propagación de ondas P y S en un medio, así
como la densidad del mismo, se pueden calcular los módulos elásticos mediante las siguientes
ecuaciones (Manilla, 2003):
 Relación de Poisson: (3.5)
 Módulo de Rigidez: (3.6)
 Módulo de Young: (3.7)
 Módulo de Bulk: (3.8)
3.1.4 Ensayo de Pozos Cruzados (Crosshole)
Este tipo de ensayo se realiza con la finalidad de determinar la velocidad de propagación
de ondas sísmicas P y S. Conociendo los valores de estas velocidades, así como la densidad del
suelo, se puede obtener valores asociados a los módulos elásticos (Norma ASTM D4428). Entre
estos módulos destacan: módulo de Young, relación de Poisson, módulo de Bulk, módulo de
Cizalla o simplemente las anomalías en el medio entre los pozos.
Las suposiciones que se realizan con este método son:
 Las capas están dispuestas horizontalmente
 Las leyes de refracción de Snell aplican (Norma ASTM D4428)
La metodología de adquisición de datos consiste en colocar una fuente de ondas a cierta
profundidad en uno de los pozos y receptores en los pozos siguientes (Figura 3.8). Al repetir el
ensayo a distintas profundidades, se puede obtener un perfil de velocidades en función de la
profundidad. Las velocidades de onda se calculan a partir de los tiempos de llegada en ambos
sondeos (Rojas et al., 2008).

60
El método general para la preparación de los pozos es perforar 3 pozos en línea, espaciados
3m entre cada uno. Sin embargo, si se sabe que los valores de ondas S serán superiores a 450 m/s,
el espaciamiento entre los pozos puede extenderse hasta los 4,5m. El diámetro de los pozos
durante la perforación no debe ser mayor de 6,5”, mientras que el diámetro del revestimiento del
pozo debe estar entre 3” y 4”. El espacio vacío que quede entre el revestimiento y el diámetro de
perforación debe ser llenado con lechada de cemento (Ver Figura 3.8). Esto se hace con el
propósito de eliminar discontinuidades que pueden impedir la propagación de las ondas. Además,
se debe tratar que la densidad de la lechada de cemento sea similar a la del suelo (Norma ASTM
D4428).
Figura 3.8: Descripción del ensayo crosshole (modificado de http://www.cedex.es)
3.2 UBICACIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO
Los estudios de resistividad se realizaron en la costa Norte de la Península de Araya, en el
sitio conocido como Punta de Playa o Playa de Róbalo, Municipio Cruz Salmerón Acosta, del
Estado Sucre (Ver figura 3.9).

61
Figura 3.9: Ubicación del área de estudio (Modificado de http://www.venezuelatuya.com/)
Los ensayos crosshole se realizaron en un área cercana a aquella donde se llevaron a cabo
los estudios de resistividad. La figura 3.10 muestra la ubicación los ensayos crosshole y las
mediciones de resistividad.
Figura 3.10: Ubicación de mediciones de resistividad y ensayos crosshole (Modificado de
Google Earth)

62
Las coordenadas UTM de los puntos donde se realizaron los ensayos Cross Hole son:
 Ensayo Crosshole 1: E 385.617 N 1.176.863
 Ensayo Crosshole 2: E 384.919 N 1.176.765
La Figura 3.11 muestra la ubicación relativa de estos puntos.
Figura 3.11: Ubicación de los ensayos Crosshole (Modificado de Google Earth)
Se perforaron en línea 3 pozos para cada ensayo. La separación entre cada pozo fue de
3m. Los pozos se perforaron por rotación y lavado, sin recuperación de muestras, utilizando para
la perforación forros de 4” y de 3,5”. Durante la perforación, se comprobó la horizontalidad de la
máquina con niveles de burbuja para asegurar que no había desviaciones de los sondeos.

63
Al culminar la perforación de cada pozo hasta la profundidad deseada, se revistió el
sondeo con una tubería PVC reforzada de 3”. Posteriormente, se inyectó mortero de cemento en
el espacio existente entre la pared del sondeo y la tubería PVC a medida que se iban retirando los
forros de 4”.
La adquisición de datos de crosshole se llevó a cabo utilizando un martillo de pozo
(Figura 3.12), dos geófonos de pozo triaxial marca Geostuff (Figura 3.13) y un sismógrafo ES-
3000 de 24 canales marca Geometrics (Figura 3.14).
 Martillo de pozo: Este dispositivo genera ondas compresionales y ondas de cizalla. Las
ondas de cizalla generadas son repetibles en fase, razón por la cual los datos adquiridos
pueden ser apilados para reducir los efectos del sistema y ruido ambiental (Ballard, 1999).
El dispositivo consta de una cámara de aire que permite posicionar el martillo a la
profundidad deseada, y una guaya dispuesta en la parte superior del martillo que permite
levantar el yunque del martillo contra la gravedad. Al soltar la guaya, la combinación de
la gravedad y la fuerza de elasticidad generada, lleva el yunque hacia abajo (Ballard,
1999).
Un geófono, unido al dispositivo, proporciona el tiempo cero en el que se
empiezan a grabar las llegadas de las ondas, a través de un cable eléctrico de dos
conductores (Ballard, 1999).
La frecuencia central de las ondas generadas es de aproximadamente 400Hz. Esta
frecuencia proporciona una señal reconocible sobre la frecuencia común del ruido
ambiental y eléctrico. La señal de la fuente es fácilmente apilable para obtener datos con
bajo ruido (Ballard, 1999).

64
Figura 3.12: Sistema de martillo de pozo (Tomado de http://www.rtclark.com)
 Geófono de pozo: este geófono presenta 3 componentes, dispuestas en los planos
vertical, longitudinal y transversal. Una abrazadera de metal, controlada con un
motor para sujetar el geófono a las paredes del pozo. El equipo tiene 1,75”
(45mm) de diámetro, por lo que se puede utilizar en pozos de hasta 2” (50mm) de
diámetro.
Figura 3.13: Geófono de pozo triaxial con su controlador

65
 Sismógrafo ES-3000: Presenta una configuración de 24 canales. Éste se conecta
directamente al computador durante la adquisición de datos y se pueden observar
al instante las trazas resultantes (Figura 3.14).
Figura 3.14: Sismógrafo de 24 canales (Tomado de http://www.geometrics.com)
El procedimiento a seguir para realizar las mediciones consistió en colocar la fuente y los
receptores a la profundidad deseada, se infló la cámara de aire del martillo de pozo y se
abrieron los brazos de los geófonos para fijarlos al tubo PVC. Luego se orientaron los
geófonos para, posteriormente, realizar el disparo y grabar los datos. Para cada ensayo se
realizaron 5 disparos, apilándolos para obtener mejor resolución en cada traza.
 Ensayo Crosshole 1
La finalidad de este ensayo fue conocer los valores de velocidad de propagación de ondas
sísmicas en sedimentos marinos y en la Formación Coche. Durante la perforación de los
pozos, se encontró la Formación Coche a aproximadamente 20m de profundidad. Esto se
conoce debido al lodo que salía durante el lavado. En el caso de los sedimentos marinos, era
de color oscuro. Al momento de perforar la Formación Coche, el lodo presentaba un color
más rojizo, de acuerdo a la litología ferruginosa que la caracteriza (Jam y Méndez A., 1962.
Bermúdez, 1966). Adicionalmente, perforaciones geotécnicas realizadas en áreas cercanas
indican la presencia de la Fm Coche a partir de los 18m de profundidad (Ver apéndice B).

66
El primer ensayo se realizó situando la fuente de energía y los receptores a 1,5m de
profundidad. Luego se fueron bajando la fuente y los receptores con un espaciamiento de 2m
entre lecturas.
Tomando en cuenta que la interfaz entre los sedimentos marinos y la Formación Coche se
encontró a 20m de profundidad, la última lectura en los sedimentos marinos se realizó a 6m
del contacto sedimentos marinos – Formación Coche. Del mismo modo, la primera lectura en
la Formación Coche se realizó a 6m del contacto con los sedimentos marinos, continuando
hacia abajo con lecturas cada 2m. Esto se hizo con el propósito de evitar una eventual
refracción de las ondas sísmicas generadas cerca del contacto mencionado.
De acuerdo a lo expresado anteriormente, se realizaron ensayos a profundidades iguales a
1,5m; 3,5m; 5,5m; 7,5m; 9,5m; 11,5m; 13,5m; 26m; 28m y 30m. Estas profundidades fueron
alcanzadas a medida que se bajaban el martillo de pozo y los receptores. Al ascender la fuente
y los receptores, se repitieron los ensayos en los mismos intervalos hasta alcanzar la
superficie de los sondeos. En la figura 3.15 se ilustra la adquisición de los datos.
Figura 3.15: Adquisición de datos. Ensayo Crosshole 1

67
 Ensayo Crosshole 2
La finalidad de este ensayo fue conocer los valores de velocidad de ondas sísmicas en los
esquistos alterados de la Formación Manicuare.
Las mediciones fueron realizadas a profundidades de 2m; 5m; 7,5m; 10m; 12,5m y 15m.
Al ascender la fuente y los receptores, se repitieron los ensayos en los mismos intervalos
hasta alcanzar la superficie de los sondeos.
3.4 PROCESAMIENTO DE LOS DATOS
Los resultados obtenidos se visualizaron en el software SeisImager de Geometrics, con el
cual se determinaron los tiempos de viaje de las ondas P y S.
Para identificar la llegada de las ondas se utilizó el siguiente criterio:
 La onda P se reconoció como la primera llegada luego del tiempo cero
 En este caso, como ambos trenes de ondas (P y S) estaban desplegados simultáneamente
en cada registro (Ver Figura 3.16), debido a las características del equipo de adquisición,
la onda S se identificó al observar en las trazas:
- Un aumento repentino de la amplitud de al menos 2 veces el de la onda P.
- Un cambio abrupto de frecuencia que coincide con el cambio de amplitud, lo que
resulta en un aumento del periodo de al menos 2 veces el periodo característico de la
onda P (Norma ASTM D4428).
3.4.1 Ensayo Crosshole 1
En la figura 3.16 se muestran las trazas correspondientes al disparo realizado a una
profundidad de 5,5m, mientras se descendía el sistema fuente-receptores. Las tres primeras trazas
corresponden a los registros de las 3 componentes del geófono ubicado a 6m de distancia de la
fuente. Las tres trazas siguientes, corresponden a los registros del geófono ubicado a 3m de
distancia de la fuente. El registro se grabó con un retraso de 50mseg. La línea amarilla indica el
tiempo cero en que se efectuó el disparo.

68
Figura 3.16: Registro correspondiente al disparo a 5,5m al descender la fuente. Ensayo
crosshole 1
En algunos casos, la aplicación de filtros pasa banda, mejora la relación señal-ruido de las
trazas. Sin embargo, para escoger los tiempos de llegada de ondas P y S, no se aplicaron filtros.
En la figura 3.17 se observa el mismo registro correspondiente a la figura 3.16, al aplicarle filtros
paso bajo en un rango de frecuencias de 432Hz.
Figura 3.17: Registro después de aplicar un filtro pasa banda, correspondiente al disparo a
5,5m al descender la fuente. Ensayo crosshole 1

69
3.4.2 Ensayo Crosshole 2
En el caso de los resultados correspondientes al ensayo crosshole 2, se presentó ruido en
las trazas correspondientes al pozo ubicado a 3m de distancia de la fuente. El ruido consistía de
una señal que llegaba antes del momento del disparo (Ver Figura 3.18). Esta señal se visualizaba
ya que los registros se grabaron con un retraso de 50ms. Dicha señal, que presentó arribo antes
del tiempo cero, es considerada como una “falsa llegada”, atribuida al sistema de activación del
martillo de pozo. La llegada de la onda P se tomó como la señal de características coherentes
observada después del tiempo cero.
En la Figura 3.18, las primeras tres trazas corresponden a los registros de cada una de las
componentes del geófono dispuesto a una distancia de 3m de la fuente. Las tres trazas siguientes,
corresponden a los registros de las componentes del geófono ubicado a una distancia de 6m de la
fuente.
Figura 3.18: Registro correspondiente al disparo a 7,5m al descender la fuente. Ensayo
crosshole 2
Se aplicaron filtros pasa banda, intentando eliminar la “falsa llegada” observada en los
registros del pozo ubicado a 3m de distancia de la fuente. Sin embargo, los filtros aplicados no
eliminaron esta falsa llegada. El escogimiento de los tiempos de arribo de ondas P y S se realizó

70
en los datos sin filtrar. La Figura 3.19 muestra el resultado de aplicarle filtros paso bajo en un
rango de frecuencias de 650Hz, al registro indicado en la figura 3.18.
Figura 3.19: Registro después de aplicar un filtro pasa banda, correspondiente al disparo a
7,5m al descender la fuente. Ensayo crosshole 2
3.5.1. Cálculo de velocidades de ondas P y S
3.5.1.1 Ensayo Crosshole 1
Ya que para una misma profundidad se adquirieron dos registros, un registro al
descender el sistema fuente-receptor y el otro al ascenderlo, se escogieron los tiempos de
llegada de ondas P y S de los registros grabados al descender el sistema (Tabla 3.1) y,
posteriormente, se escogieron nuevamente estos tiempos en los registros grabados al
ascender el sistema (Tabla 3.2). En cada caso, se calculó la velocidad de las ondas P y S.

71
Tabla 3.1: Tiempos y velocidades de Ondas P y S, sentido descendente. Ensayo Crosshole 1
Profundidad
(m)
Onda d (m) t (ms) t (s) V (m/s)
1,5 P
3 2,7 0,0027 1111,11
6 5,3 0,0053 1132,08
1,5 S
3 17,5 0,0175 171,43
6 31,5 0,0315 190,48
3,5 P
3 1,9 0,0019 1578,95
6 4,1 0,0041 1463,41
3,5 S
3 14,8 0,0148 202,70
6 28,3 0,0283 212,01
5,5 P
3 2,0 0,002 1500,00
6 3,8 0,0038 1578,95
5,5 S
3 15,8 0,0158 189,87
6 34,2 0,0342 175,44
7,5 P
3 2,1 0,0021 1428,57
6 4,3 0,0043 1395,35
7,5 S
3 16,8 0,0168 178,57
6 36,0 0,036 166,67
9,5 P
3 2,4 0,0024 1250,00
6 5,2 0,0052 1153,85
9,5 S
3 17,6 0,0176 170,45
6 38,5 0,0385 155,84
11,5 P
3 2,2 0,0022 1363,64
6 4,3 0,0043 1395,35
11,5 S
3 17,6 0,0176 170,45
6 32,5 0,0325 184,62
13,5 P
3 1,9 0,0019 1578,95
6 4,1 0,0041 1463,41
13,5 S
3 16,1 0,0161 186,34
6 35,9 0,0359 167,13
26 P
3 1,1 0,0011 2727,27
6 2,3 0,0023 2608,70
26 S
3 4,8 0,0048 625,00
6 9,3 0,0093 645,16
28 P
3 1,2 0,0012 2500,00
6 2,2 0,0022 2727,27
28 S
3 5,5 0,0055 545,45
6 10,1 0,0101 594,06
30 P
3 1,1 0,0011 2727,27
6 2,5 0,0025 2400,00
30 S
3 6,1 0,0061 491,80
6 11,8 0,0118 508,47

72
Tabla 3.2: Tiempos y velocidades de Ondas P y S, sentido ascendente. Ensayo Crosshole 1
Profundidad
(m)
1,5 P
3 2,6 0,0026 1153,85
6 5,6 0,0056 1071,43
1,5 S
3 16,9 0,0169 177,51
6 31,5 0,0315 190,48
3,5 P
3 2,0 0,002 1500,00
6 3,8 0,0038 1578,95
3,5 S
3 14,2 0,0142 211,27
6 28,1 0,0281 213,52
5,5 P
3 1,9 0,0019 1578,95
6 4,0 0,004 1500,00
5,5 S
3 16,1 0,0161 186,34
6 35,1 0,0351 170,94
7,5 P
3 2,2 0,00217 1384,62
6 4,3 0,0043 1395,35
7,5 S
3 17,8 0,0178 168,54
6 32,0 0,032 187,50
9,5 P
3 2,6 0,00260 1153,85
6 4,9 0,0049 1224,49
9,5 S
3 19,2 0,0192 156,25
6 35,2 0,0352 170,45
11,5 P
3 2,5 0,00250 1200,00
6 4,4 0,0044 1363,64
11,5 S
3 18,3 0,0183 163,93
6 35,2 0,0352 170,45
13,5 P
3 2,1 0,0021 1428,57
6 4 0,004 1500,00
13,5 S
3 17,7 0,0177 169,49
6 36,7 0,03665 163,71
26 P
3 1,2 0,0012 2500,00
6 2,1 0,0021 2857,14
26 S
3 5,2 0,0052 576,92
6 10 0,01 600,00
28 P
3 1,1 0,0011 2727,27
6 2,3 0,0023 2608,70
28 S
3 5,1 0,0051 588,24
6 9,8 0,0098 612,24
30 P
3 1,2 0,0012 2500,00
6 2,7 0,0027 2222,22
30 S
3 5,8 0,0058 517,24
6 11,5 0,0115 521,74

73
Para cada profundidad a la que se realizó el ensayo se tienen dos valores similares de
velocidades de ondas Vp y Vs. La tabla 3.3 presenta los resultados obtenidos al promediar
estos valores en las profundidades donde se ejecutó el ensayo.
Tabla 3.3: Velocidades de Ondas P y S, ensayo Crosshole 1
Profundidad
(m)
Vp (m/s) Vs (m/s)
Sedimentos Marinos
1,5 1117,12 182,47
3,5 1530,33 209,88
5,5 1539,47 180,65
7,5 1400,97 175,32
9,5 1195,55 163,25
11,5 1330,66 172,36
13,5 1492,73 171,67
Formación Coche
26 2673,28 611,77
28 2640,81 585,00
30 2462,37 509,81
En la Figura 3.20 se presenta gráficamente cómo varían las velocidades Vp y Vs
obtenidas respecto a la profundidad.
Figura 3.20: Variación de velocidades Vp y Vs con la profundidad, ensayo crosshole 1.
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
1,5
3,5
5,5
7,5
9,5
11,5
13,5
26
28
30
Velocidad Ondas P y S (m/s)
Profundidad(m)
Vp
Vs

74
La diferencia de velocidades entre sedimentos marinos y la Formación Coche se
representa como un cambio abrupto de los valores de Vp y Vs. En la última medición en la
capa de sedimentos marinos, realizada a 13,5m de profundidad, el valor de Vp es de 1492 m/s
y el de Vs 171 m/s. La primera medición en la Formación Coche, realizada a 26m de
profundidad, presenta valores de Vp de 2673 m/s, casi dos veces mayor que para los
sedimentos marinos. El valor de Vs en la primera medición de la Formación Coche es de 611
m/s, casi tres veces mayor que el obtenido anteriormente en los sedimentos marinos.
Tomando en cuenta las velocidades Vp y Vs, se calcula la relación Vp/Vs para cada
profundidad en la que se realizó el ensayo (Tabla 3.4)
Tabla 3.4: Relación Vp/Vs, ensayo crosshole 1.
Profundidad
(m)
Vp/Vs
Sedimentos Marinos
1,5 6,12
3,5 7,29
5,5 8,52
7,5 7,99
9,5 7,32
11,5 7,72
13,5 8,70
Formación Coche
26 4,37
28 4,51
30 4,83
Para la capa de sedimentos marinos, la relación Vp/Vs resulta un poco alta. Al estar
saturados de agua, los sedimentos presentan valores de velocidad de ondas S mucho más
bajos que los de las ondas P. Durante la perforación de los pozos para el ensayo, el nivel
freático se encontraba a aproximadamente 1m de profundidad.
Estos resultados de razones de Vp/Vs más altos de lo esperado comúnmente, concuerdan
con los expuestos por Hamilton (1979), quien encontró valores de Vp/Vs de

75
aproximadamente 13 en sedimentos someros; para arenas, estos cocientes variaban entre 9 y 6
en los primeros 20m de profundidad (Rodríguez, 2000).
En el caso de la Formación Coche, el valor numérico de la razón Vp/Vs disminuye
considerablemente. Esto se debe al cambio de litología.
La tabla 3.5 presenta los tiempos de llegada de ondas P y S, así como el cálculo de las
velocidades correspondientes a los registros, grabados mientras se descendía el sistema
fuente-receptores.
Tabla 3.5: Tiempos y velocidades de Ondas P y S, sentido descendente, ensayo crosshole 2
Profundidad
(m)
2 P
3 1,3 0,0013 2307,69
6 2,6 0,0026 2307,69
2 S
3 4,9 0,0049 612,24
6 8,6 0,0086 697,67
5 P
3 1,4 0,0014 2142,86
6 2,4 0,0024 2500,00
5 S
3 4,2 0,0042 714,29
6 8,3 0,0083 722,89
7,5 P
3 1,3 0,0013 2307,69
6 2,4 0,0024 2500,00
7,5 S
3 4,2 0,0042 714,29
6 7,7 0,0077 779,22
10 P
3 1,1 0,0011 2727,27
6 2,6 0,0026 2307,69
10 S
3 4,2 0,0042 714,29
6 7,7 0,0077 779,22
12,5 P
3 1,1 0,0011 2727,27
6 2,6 0,0026 2307,69
12,5 S
3 3,9 0,0039 769,23
6 7,6 0,0076 789,47
15 P
3 1,3 0,0013 2307,69
6 2,8 0,0028 2142,86
15 S
3 4,0 0,004 750,00
6 8,3 0,0083 722,89

76
En la Tabla 3.6 se presentan los tiempos de llegada de ondas P y S, así como el cálculo de
las velocidades correspondientes a los registros, grabados mientras se descendía el sistema
fuente-receptores.
Tabla 3.6: Tiempos y velocidades de Ondas P y S, sentido ascendente, ensayo crosshole 2
Profundidad
(m)
2 P
3 1,2 0,0012 2500,00
6 2,4 0,0024 2500,00
2 S
3 4,7 0,0047 638,30
6 8,8 0,0088 681,82
5 P
3 1,4 0,0014 2142,86
6 2,2 0,0022 2727,27
5 S
3 4,4 0,0044 681,82
6 7,9 0,0079 759,49
7,5 P
3 1,3 0,0013 2307,69
6 2,4 0,0024 2500,00
7,5 S
3 4,1 0,0041 731,71
6 8,4 0,0084 714,29
10 P
3 1,2 0,00120 2500,00
6 2,3 0,0023 2608,70
10 S
3 4,6 0,0046 652,17
6 7,9 0,0079 759,49
12,5 P
3 1,3 0,00130 2307,69
6 2,7 0,0027 2222,22
12,5 S
3 4,2 0,0042 714,29
6 7,9 0,0079 759,49
15 P
3 1,3 0,00130 2307,69
6 2,6 0,0026 2307,69
15 S
3 4,2 0,0042 714,29
6 7,6 0,0076 789,47
Para cada profundidad en la que se realizó el ensayo, se tienen dos valores similares de
velocidades de ondas P y S. La tabla 3.7 presenta los resultados obtenidos al promediar estos
valores en las profundidades donde se realizó el ensayo.

77
Tabla 3.7: Velocidades de Ondas P y S, ensayo crosshole 2
Profundidad
(m)
Vp (m/s) Vs (m/s)
2 2403,85 657,51
5 2378,25 719,62
7,5 2403,85 734,87
10 2535,92 726,29
12,5 2391,22 758,12
15 2266,48 744,16
En la Figura 3.21 se presenta gráficamente cómo varían las velocidades obtenidas Vp y
Vs respecto a la profundidad.
Figura 3.21: Variación de velocidades Vp y Vs con la profundidad, ensayo crosshole 2.
Las velocidades de ondas P y ondas S presentan valores similares a medida que varía la
profundidad. Esto demuestra la homogeneidad litológica en el área donde se realizó el ensayo.
En los 15m de profundidad, donde fue realizado el ensayo crosshole, se observan valores de
velocidades Vp y Vs asociados a esquistos.
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
2
5
7,5
10
12,5
15
Velocidad ondas P y S (m/s)
Profundidad(m)
Vp
Vs

78
Tomando en cuenta los valores de Vp y Vs, se calculan las relaciones Vp/Vs asociadas a
cada profundidad (Tabla 3.8)
Tabla 3.8: Relación Vp/Vs, ensayo crosshole 2.
Profundidad
(m)
Vp/Vs
2 3,7
5 3,3
7,5 3,3
10 3,5
12,5 3,2
15 3,0
La relación Vp/Vs es menor en comparación con el caso anterior. Estos valores se acercan
más a la relación de aproximadamente 2 indicada por Castagna et al. (2007), para suelos no
saturados.
3.5.2 Cálculo de Módulos Elásticos
Con los valores de velocidad de ondas Vp y Vs, y conociendo las densidades del suelo,
medidas en laboratorio de las muestras de las perforaciones geotécnicas, se obtienen los módulos
elásticos para cada ensayo.
La Tabla 3.9 presenta los módulos elásticos calculados para los sedimentos marinos y la
Formación Coche. Los valores de densidad se obtuvieron de los ensayos de laboratorio,
aplicados a las muestras recuperadas de la perforación geotécnica SM-141 (Ver Apéndice C).

79
Tabla 3.9: Módulos elásticos, ensayo crosshole 1.
Profundidad
[m]
Densidad
[Kg/m3]
Poisson (μ)
Rigidez (G)
[Mpa]
Young (E)
[Mpa]
Bulk (K)
[Mpa]
Sedimentos Marinos
1,5 1650 0,486 54,94 163,31 1985,86
3,5 1650 0,490 72,68 216,65 3767,23
5,5 1610 0,493 52,54 156,89 3745,61
7,5 1610 0,492 49,49 147,67 3094,00
9,5 1610 0,491 42,91 127,91 2244,01
11,5 1640 0,491 48,72 145,34 2838,89
13,5 1640 0,493 48,33 144,34 3589,89
Formación Coche
26 2000 0,472 748,53 2204,22 13294,79
28 2000 0,474 684,45 2018,02 13035,16
30 2000 0,478 519,82 1536,18 11433,47
La relación de Poisson para los sedimentos marinos presenta valores promedios de 0,49;
valor que se asocia con los esperados para sedimentos poco consolidados, saturados con fluidos.
(Flores et al, 2000). En el caso de la Formación Coche, los valores promedios son 0,47, lo que
indica grado el de compactación mayor de los sedimentos.
Los módulos de Rigidez, Young y Bulk son considerablemente mayores en la Formación
Coche, respecto a los sedimentos marinos. Este resultado indica que los sedimentos de la
Formación Coche son menos elásticos que los sedimentos marinos.
La Tabla 3.10 presenta los valores de módulos elásticos calculados para los esquistos de
la Formación Manicuare. Los valores de densidad se obtuvieron mediante los ensayos de
laboratorio, realizados a las muestras recuperadas de la perforación geotécnica SM-108

80
Tabla 3.10: Módulos elásticos, ensayo crosshole 2
Profundidad
[m]
Densidad
[Kg/m3]
Poisson (μ)
Rigidez (G)
[Mpa]
Young (E)
[Mpa]
Bulk (K)
[Mpa]
2 1900 0,46 821,41 2397,80 9883,93
5 2400 0,45 1242,81 3603,19 11917,49
7,5 2400 0,45 1296,08 3754,63 12140,28
10 2400 0,46 1265,99 3684,86 13746,15
12,5 2400 0,44 1379,39 3984,03 11883,85
15 2400 0,44 1329,06 3826,59 10556,56
Al comparar los módulos elásticos calculados para la Formación Manicuare con los
correspondientes a la Formación Coche, se tiene que varían en aproximadamente un orden de
magnitud. Este resultado indica menor elasticidad en los esquistos de la Formación Manicuare en
relación a la Formación Coche y los sedimentos marinos.
3.5.3 Consideraciones de sismicidad para el diseño de edificaciones
Los valores de velocidad de ondas de corte, obtenidos mediante los ensayos crosshole,
son utilizados para el diseño sismo-resistente de las edificaciones.
Las normas venezolanas COVENIN representan una referencia que permite definir los
niveles de calidad de productos, facilitar el intercambio comercial de bienes y servicios, y
resolver problemas técnicos y comerciales (Normas Venezolanas COVENIN, 2001)
A objeto del diseño de estructuras, la norma venezolana COVENIN 1756:01 indica los
parámetros a considerar para el diseño sismo-resistente de edificaciones. Tomando en
consideración que los ensayos crosshole se realizaron en el Estado Sucre, el área se encuentra
circunscrita en zona sísmica 7, asociado a peligro sísmico elevado (Norma COVENIN
1756:01, 2001).
De acuerdo a las características geotécnicas del subsuelo y el valor de velocidad de ondas
de corte, se define la forma espectral y el factor de corrección para el coeficiente de
aceleración horizontal, a ser tomados en cuenta durante el diseño de estructuras sismo-

81
resistentes (Norma COVENIN 1756:01, 2001). Para sedimentos marinos, la velocidad de
ondas de corte promedio es de 180 m/s, por lo que debe emplearse la forma espectral S2, con
factor de corrección 0.95, correspondiente a suelos firmes/medio densos. En el caso de la
Formación Coche, el promedio de velocidad de ondas de corte es 565 m/s, por lo que debe
emplearse forma espectral S1, con factor de corrección 1,00. La Formación Manicuare
presenta valores de Vs promedio de 720m/s y debe emplearse forma espectral S1 con factor
de corrección 1,00 (Norma COVENIN 1756:01, 2001) (Ver Apéndice D).
3.5.4 Consideraciones para el análisis de interacción suelo-estructura
Tomando en cuenta parámetros obtenidos a través de las velocidades de ondas sísmicas
mediante los ensayos Crosshole, se realizan análisis de interacción suelo-estructura.
Las características dinámicas del suelo, la rigidez y disposición de la cimentación y el tipo
de sistema estructural de la edificación, interactúan entre sí para caracterizar los efectos
sísmicos sobre la misma (Londoño, 1991).
Para llevar a cabo los análisis dinámicos de interacción suelo-estructura, el parámetro más
importante a considerar es el módulo de corte y la relación de poisson del suelo (Londoño,
1991). Como se describió anteriormente, el módulo de corte es función de la velocidad de
transmisión de Vs, así como de la densidad del medio; la relación de Poisson es función de
las velocidades de ondas Vp y Vs.
Con el conocimiento de estos módulos y, de las cargas a las que va a estar sometida la
fundación, se pueden realizar análisis suelo-estructura. Bien sea mediante la transformación
de cargas dinámicas a estáticas o utilizando software basados en elementos finitos.
3.6 CONCLUSIONES
 El método utilizado para calcular la velocidad de ondas Vp y Vs genera resultados confiables
ya que se miden directamente los tiempos de viaje de éstas ondas, pudiendo calcular

82
posteriormente las velocidades. Sin embargo, se deben tomar en cuenta factores importantes
durante la perforación de los pozos, como lo son, comprobar la verticalidad y colocar la
lechada correctamente. De otra forma, los valores obtenidos no serán representativos de la
litología del área.
 Se debe tener especial precaución al escoger el tiempo de llegada de las ondas durante el
procesamiento e interpretación de los datos. Debido a que las unidades están en
milisegundos, un cambio de unos pocos milisegundos genera cambios drásticos en los
valores de velocidad obtenidos. Por esta razón, las velocidades pueden variar, dependiendo
de cada intérprete.
 Los valores de velocidad de ondas asociados a los sedimentos marinos, concuerdan con los
esperados para sedimentos saturados. En el caso de las velocidades Vp y Vs en las
Formaciones Coche y Manicuare, presentan similitudes a los valores esperados para estas
litologías.
 En términos de módulos elásticos, los resultados indican que los esquistos de la Formación
Manicuare son los menos elásticos, mientras que los sedimentos marinos son más elásticos.
 Los parámetros obtenidos mediante la realización de ensayos Crosshole (módulos elásticos y
velocidad de ondas sísmicas) resultan de gran utilidad para el diseño de las estructuras, tanto
en términos de sismicidad como en términos de análisis de interacción suelo-estructura.
Profundizar en el uso de los parámetros obtenidos para el diseño de las estructuras,
corresponde a los ingenieros proyectistas. Sin embargo, se deben tener en cuenta las
consideraciones realizadas respecto al diseño de las estructuras sismo-resistentes.

83
CAPÍTULO 4
UTILIZACIÓN DE ECUACIONES EMPÍRICAS PARA ESTIMAR LA VELOCIDAD DE
ONDAS DE CORTE A PARTIR DE PARÁMETROS RELACIONADOS A ENSAYOS DE
PENETRACIÓN ESTÁNDAR.
4.1.1 Ensayo SPT
El ensayo de Penetración Estándar, comúnmente llamado SPT, es utilizado para obtener
muestras perturbadas del suelo, a través de un muestreador denominado cuchara partida.
Además, permite medir el valor de la resistencia a la penetración (Norma ASTM D1586).
La prueba estándar consiste en hincar en el terreno un muestreador de cuchara partida de
diámetro externo de 50,8mm (2”) y diámetro interno de 34,93mm con la energía impartida por un
martillo de 63,5kg de peso, en caída libre desde 76,2cm, sujetado a una cuerda con dos vueltas
alrededor de una polea. El muestreador se hinca hasta obtener una penetración de 45cm (Figura
4.1). El número de golpes necesarios para hincar el muestreador cada 15cm es registrado. Los
primeros 15cm se descartan y la suma del número de golpes necesarios para penetrar el segundo
y tercer segmento de 15cm se registra como la resistencia a la penetración o N (Contreras, 2008).

84
Figura 4.1: Esquema ensayo SPT (Tomado de Flores, 2006).
Ciertos factores influyen en la variación del número de penetración estándar N, entre estos
factores destacan: la eficiencia del martillo SPT, el diámetro de la perforación, el método de
muestreo y el factor de longitud de la barra perforadora. Con base a observaciones de campo, se
estandariza el número de penetración de campo como una función de la energía entrante de
hincado y de su disipación alrededor del muestreador hacia el suelo (Braja, 2006).
El número de penetración estándar, corregido por condiciones de campo se calcula
mediante la ecuación (Braja, 2006):
donde N es el número de penetración del medio, nH la eficiencia del martillo (%), nB la
corrección por diámetro de perforación, nS la corrección del muestreador, nR la corrección por
longitud de la barra perforadora.

85
En suelos granulares, el valor de N es afectado por la presión efectiva de sobrecarga σ’0.
Por esta razón, el valor de N60 obtenido en una exploración de campo bajo diferentes presiones
efectivas de sobrecarga debe cambiarse para corresponder a un valor estándar de σ’0 (Braja,
2006), de acuerdo a:
donde (N1)60 es el valor corregido a un valor estándar de σ’0, CN es el factor de corrección
y N60 el valor N obtenido de la exploración en campo.
Criterio de Rechazo: Durante la realización del ensayo de penetración estándar, el ensayo
se detiene si se cumple alguno de los siguientes (Norma ASTM D1586):
 Un número de 50 golpes ha sido registrado mientras se hincan 15cm del muestreador
(estos 15cm pueden ser en cualquiera de las tres secciones de los 45cm totales).
 Se han aplicado 100 golpes intentando hincar los 45cm del muestreador.
 No se observa avance alguno del muestreador al aplicar 10 golpes consecutivos.
4.1.2 Relación Ensayos SPT-Velocidad Ondas de Corte
Ohta y Goto (1978), obtuvieron ecuaciones empíricas para determinar la velocidad de
ondas de corte en suelos, en términos de cuatro parámetros. Estos parámetros son: los valores de
N correspondientes al ensayo de penetración estándar, la profundidad donde se realiza la
medición, la época geológica y el tipo de suelo. Estas ecuaciones se obtuvieron de acuerdo a un
grupo de 300 datos, recopilados generalmente en llanuras aluviales en Japón. Combinando estos
4 parámetros, obtuvieron 15 ecuaciones para determinar la velocidad de ondas P, tomando en
cuenta uno, dos, tres y hasta los cuatro parámetros. Mientras más términos tomaron en cuenta, la
probabilidad de error disminuía (Ohta y Goto, 1978).
En el caso de este estudio, se tomaron en cuenta las ecuaciones que relacionaban el
número de golpes del ensayo de penetración estándar corregido por los factores de presión de
sobrecarga y disipación de energía (N), la profundidad a la que se efectuaba el ensayo (H) y el
tipo de suelo (F) (Ohta y Goto, 1978):

86
 NSPT: (4.3)
 NSPT y H: (4.4)
 NSPT y Tipo de Suelo: (4.5)
donde
 NSPT, H y Tipo de Suelo: (4.6)
donde
4.2 METODOLOGÍA
Se estudiaron todas las perforaciones geotécnicas ubicadas a un radio de 300m del punto
donde se realizó el ensayo, con el propósito de verificar si hay variaciones abruptas entre éstas en
el número de golpes del ensayo SPT o de litología.
Se escogió la perforación más cercana al sitio donde se realizó el ensayo crosshole para la
aplicación de las ecuaciones empíricas. Con los resultados de esta perforación, tomando en
consideración parámetros como el número de golpes del ensayo SPT, profundidad del estudio y
tipo de suelo, se estimaron los valores de velocidad de ondas S de acuerdo a las ecuaciones de
Ohta y Goto (1978). Una vez calculados los valores de velocidad de Ondas S, se compararon con
los obtenidos mediante los ensayos Crosshole.

87
Al estudiar las perforaciones en un radio de 300m del ensayo Crosshole 1, se observa que
todas presentan características similares de litología y número de golpes, razón por la cual se
decidió trabajar con la perforación más cercana al sitio del ensayo Crosshole 1 (Perforación SM-
141, Apéndice E), ubicada a 52m de distancia.
El factor de edad geológica no se tomó en cuenta al momento de calcular la velocidad de
ondas S utilizando las ecuaciones empíricas ya que, por la ausencia de fósiles, no se conoce la
edad exacta de los sedimentos marinos y la Formación Coche.
De acuerdo al tipo de suelo a que están asociadas estas ecuaciones empíricas, se calculará
la velocidad de ondas S sólo para el caso de sedimentos marinos. Las ecuaciones no aplican para
los esquistos de la Formación Manicuare (Ohta y Goto, 1978). Respecto a la Formación Coche, a
pesar de ser sedimentaria, no se utilizaron las ecuaciones debido a problemas presentados en las
perforaciones. En las perforaciones estudiadas, a partir de los 25m aproximadamente, el avance
era por rotación, razón por la cual no se realizó ensayo SPT. En estos casos la litología era
generalmente grava y conglomerados en matriz de arena arcillosa o arcilla arenosa. Debido a este
avance por rotación, el agua utilizada para la perforación lavaba la matriz y sólo se recuperaron
los fragmentos de grava (Ver apéndice E).
A continuación se presentan los resultados obtenidos al calcular la velocidad de ondas S,
usando las ecuaciones correspondientes a las combinaciones de número de golpes del ensayo SPT
(N), profundidad (H) y tipo de suelo (suelo). En las tablas siguientes, Vs CH, representa los
valores obtenidos de velocidad de onda S mediante el ensayo Crosshole. El tipo de suelo se tiene
de los resultados de ensayos de laboratorio a las muestras recopiladas durante los ensayos SPT.
Para cada caso, el error relativo se calculó tomando el valor absoluto de la diferencia entre ambos
valores de velocidad de ondas de corte. Este resultado se dividió entre el menor valor de Vs,
independientemente de si se refería a la velocidad calculada con los ensayos Crosshole o con las
ecuaciones empíricas para obtener el error relativo. Esto se hizo con el propósito de tener la
mayor cota de error posible.

88
4.3.1 Número de golpes (N)
Tomando en consideración el número de golpes correspondientes al ensayo SPT, se tiene
la ecuación 4.3. El error probable asociado a esta ecuación es de 27,4% (Ohta y Goto, 1978).
La Tabla 4.1 presenta los valores resultantes al calcular la velocidad de ondas S con la
ecuación 4.3 (Vs N), así como las velocidades de ondas S obtenidas mediante el ensayo
Crosshole (Vs CH).
Tabla 4.1: Velocidad de ondas S tomando en cuenta el número de golpes N.
Profundidad
(m)
Vs CH
(m/s)
Vs N (m/s)
Error
Relativo (%)
1,5 182,47 218,99 20,0
3,5 209,88 237,77 13,3
5,5 180,65 125,08 44,4
7,5 175,32 138,25 26,8
9,5 163,25 167,98 2,9
11,5 172,36 183,33 6,4
13,5 171,67 190,17 10,8
De acuerdo a los resultados de la Tabla 4.1, el valor correspondiente a los 5,5m presenta un
error mayor (44,4%) al aceptado por la ecuación (27,4%).
4.3.2 Número de golpes (N) y profundidad (H)
La ecuación 4.4 relaciona estos parámetros para estimar el valor de la velocidad de
ondas S. El error probable asociado es de 22,1% (Ohta y Goto, 1978).
La Tabla 4.2 presenta la comparación entre la velocidad de ondas S calculada
utilizando la ecuación 4.4 y la velocidad de ondas S obtenida a través del ensayo
Crosshole.

89
Tabla 4.2: Velocidad de ondas S tomando en cuenta el número de golpes (N) y la
profundidad (H).
Profundidad
(m)
Vs CH
(m/s)
Vs N y H
(m/s)
Error
Relativo (%)
1,5 182,47 134,13 36,0
3,5 209,88 171,91 22,0
5,5 180,65 118,92 51,9
7,5 175,32 137,06 27,9
9,5 163,25 166,51 2,0
11,5 172,36 185,17 7,4
13,5 171,67 197,09 14,8
Comparando los resultados al utilizar la ecuación 4.4, con los obtenidos mediante el
ensayo Crosshole, se observa que los valores de velocidad de ondas S tomando en cuenta los
parámetros N y H, correspondientes a 1,5; 5,5 y 7,5m de profundidad, presentan errores mayores
a los señalados por la ecuación.
4.3.3 Número de golpes (N) y Tipo de Suelo (Suelo)
Estos parámetros se relacionan mediante la ecuación 4.5, la cual conlleva un
27,2% de error probable (Ohta y Goto, 1978).
Tabla 4.3: Velocidad de ondas S tomando en cuenta el número de golpes (N) y el tipo de
suelo.
Profundidad
(m)
Vs CH
(m/s)
Vs N y
Suelo (m/s)
Error
Relativo (%)
1,5 182,47 204,21 11,91
3,5 209,88 221,30 5,44
5,5 180,65 130,96 37,95
7,5 175,32 144,41 21,40
9,5 163,25 174,68 7,00
11,5 172,36 190,26 10,38
13,5 171,67 199,63 16,29

90
Para la profundidad de 5,5m, el valor de velocidad de ondas S calculado con la ecuación
4.5, presenta un error absoluto mayor al relacionado a dicha ecuación. En los otros casos, los
errores absolutos son relativamente bajos.
4.3.4 Número de golpes (N), Profundidad (H) y Tipo de Suelo (Suelo)
Mediante la ecuación 4.6 se estima el valor de velocidad de ondas de corte, a
través de estas variables: esto tiene un error probable de 21,5% (Ohta y Goto, 1978).
La Tabla 4.4 presenta los resultados al aplicar esta ecuación en cada caso.
Adicionalmente, mediante el Error Absoluto, se comparan los valores de velocidad de
ondas S, obtenidos mediante ensayos Crosshole con los resultantes al aplicar la ecuación
4.6.
Tabla 4.4: Velocidad de ondas S tomando en cuenta el número de golpes (N), la
profundidad (H) y el tipo de suelo (Suelo).
Profundidad
(m)
Vs CH
(m/s)
Vs N, H y
Suelo (m/s)
Error Relativo
(%)
1,5 182,47 127,01 43,66
3,5 209,88 162,54 29,12
5,5 180,65 127,63 41,53
7,5 175,32 145,99 20,09
9,5 163,25 174,24 6,73
11,5 172,36 192,37 11,61
13,5 171,67 204,26 18,98
Los valores obtenidos para las profundidades de 1,5; 3,5 y 5,5m presentan errores
absolutos mayores a los indicados por la ecuación.
El gráfico de la Figura 4.2 presenta una comparación de los valores de velocidad de ondas
S obtenidos mediante el ensayo Crosshole, así como también los resultantes al aplicar las diversas
ecuaciones propuestas por Ohta y Goto (1978).

91
Figura 4.2: Comparación velocidad de ondas S, ensayo Crosshole y ecuaciones empíricas
Con el propósito de relacionar los errores de velocidades de onda S calculadas utilizando
las diferentes ecuaciones con los valores resultantes del ensayo Crosshole, se presentan en la
tabla 4.5 el promedio de los errores relativos obtenidos con cada ecuación (Error Promedio).
Estos errores se obtuvieron al comparar la velocidad de ondas de corte resultante del ensayo
crosshole con los estimados mediante cada ecuación. El error probable es aquél asociado a cada
fórmula propuesta por Ohta y Goto (1978).
Tabla 4.5: Error promedio y error probable
N N y H N y Suelo N, H y Suelo
Error Promedio 17,8% 23,2% 15,8% 24,5%
Error Probable 27,4% 22,1% 27,2% 21,5%
De acuerdo a los resultados presentados en la Tabla 4.5, las ecuaciones que toman en
cuenta la profundidad, no representan un buen ajuste a los valores de Vs calculados. La ecuación
que utiliza los valores de N y H presenta un error promedio, mayor al error probable esperado
teóricamente. Lo mismo ocurre en el caso de la ecuación que relaciona N, H y el tipo de suelo.
0 50 100 150 200 250
1,5
3,5
5,5
7,5
9,5
11,5
13,5
Vs (m/s)
Profundidad
Valores Vs estimados
Cross Hole
N
N y H
N y Suelo
N, H y Suelo

92
Esto puede relacionarse a discrepancias entre el tipo de suelo utilizado para obtener las
ecuaciones empíricas con el suelo del área de estudio. A pesar de ambos ser sedimentos, con
tamaños de grano similares, los sedimentos marinos en los que se realizó el ensayo se
encontraban poco consolidados, posiblemente, el factor de profundidad, toma en cuenta un mayor
grado de compactación.
Al utilizar sólo el número de golpes para estimar la velocidad de ondas S, se obtuvieron
resultados cercanos a los correspondientes al ensayo Crosshole; el error promedio de 17,8% es
menor al error probable asociado a la fórmula.
La ecuación que más se ajustó a los valores de velocidad de ondas de corte, obtenidos
mediante el ensayo crosshole, es aquella que toma en cuenta el número de golpes (N) y el tipo de
suelo (Suelo), dando un error promedio de 15,8%. Esto se asocia a que a través de los ensayos de
laboratorio realizados a las muestras, el tipo de suelo representa una variable más exacta al
momento de ser tomada en cuenta en las ecuaciones.
4.4 CONCLUSIONES
 De las ecuaciones empleadas para estimar el valor de velocidad de ondas de corte, aquellas
que toman en cuenta la profundidad a la que se encuentra la muestra, no representan un buen
ajuste a los resultados obtenidos a través del ensayo crosshole.
 Al momento de utilizar las ecuaciones empíricas propuestas por Ohta y Goto (1978), se debe
tener en cuenta que el tipo de suelo es un factor muy importante para poder aplicarlas. Estas
ecuaciones están definidas para suelos sedimentarios, principalmente con litología arcillosa y
arenosa.
 En el caso de tener valores de velocidad de ondas de corte mayores a 450 m/s, estas
ecuaciones no pueden ser utilizadas ya que para que esto ocurra, el número de golpes del
ensayo SPT debe ser mayor a 100, lo cual ya se encuentra dentro de los criterios de rechazo.

93
 El método de estimación de ondas de corte mediante parámetros relacionados a los ensayos
de penetración estándar expuesto por Ohta y Goto (1978) representa una aproximación de las
velocidades de estas ondas. Sin embargo, este método no debe ser utilizado como la única
herramienta para determinar los valores de Vs. La medición de ondas de corte utilizando
métodos directos como cross hole, downhole, sísmica de refracción y sísmica de
microtremores generan resultados más confiables ya que miden de forma directa el tiempo de
viaje de las ondas sísmicas, permitiendo calcular las velocidades.

94
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98
APÉNDICE A: Planilla de Perforación, sondeo PN-03
Figura A1: Planilla de perforación, sondeo PN-03, pag. 1
98

99
Figura A2: Planilla de perforación, sondeo PN-03, pag. 2
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APÉNDICE B: Perfil perforaciones geotécnicas cercanas al ensayo crosshole 1
Figura B1: Perfil perforaciones geotécnicas cercanas al ensayo crosshole 1
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APÉNDICE C: Ensayos de laboratorio, muestras recuperadas, sondeo SM-141
Figura C1: Planilla laboratorio, sondeo SM-141, pag 1
101

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Figura C2: Planilla laboratorio, sondeo SM-141, pag 2
102

103
APÉNDICE D: Forma espectral y factor de corrección
Figura D1: Forma espectral y factor de corrección (Modificado de Norma COVENIN 1756, 2001)
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APÉNDICE E: Planillas de perforación, sondeo SM-141
Figura E1: Planilla de perforación, sondeo SM-141, pag 1
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