SUELOS Y ROCAS

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RESUMEN – La clasificación geotécnica de suelos y
rocas se plantea en distintos comportamientos, estudios
específicos, mecánica de suelos, para mantener un estudio
previsto en lo que se va a trabajar. Es por ello que
encontramos distintas descripciones, tales como, una
descripción del material rocoso, ya que Se llama material
rocoso a la sustancia rocosa misma como fragmento, sin
considerar el efecto de las discontinuidades estructurales
ni los esfuerzos; teniendo en cuenta su característica en
donde se encuentra tanto su litología, cristalina masisa,
cristalina foliada y clásticas sementadas.
Su descripción de macizos rocosos es una labor necesaria
en todos los estudios de ingeniería geológica cuyo objetivo
sea el conocimiento de las propiedades y características
geotécnicas de los materiales rocosos. La caracterización
global del macizo rocoso constituye la fase final del proceso
descriptivo, y debe proporcionar las condiciones geológicas
y geomecánicas del macizo en suconjunto.
INDICE:
I. Introducción
II. Clasificación geotécnica de los suelos
III. Descripción del material rocoso
IV. Descripción de macizos rocosos
V. Descripción de núcleos rocosos
I. INTRODUCCIÓN
El presente trabajo se basa en los aspectos fundamentales de
la clasificación geotécnica de suelos y rocas, para poder tener
una descripción gráfica y técnica de estas. Se darán a conocer
diferentes criterios tantos como granulométricos, límites de
Atterberg, para los suelos y para las rocas se mostrara su
clasificación respectiva, como la descripción del material
rocoso, del macizo rocoso y núcleos de roca; estas se refieren
a observaciones y pruebas efectuadas en el campo, por esta
razón se hace una operación subjetiva a la descripción de
masas rocosas y sus discontinuidades.
Documento realizado el 05de Agosto del 2014, comotrabajo de investigación
de la asignatura de Suelos y Rocas, de la carrera de Ing Civil, Universidad
Estatal del Sur de Manabi (UNESUM). Participación en la elaboración del
trabajo de Investigación. D, Zambrano, J. Aguirre, J. Pinargote, N. Bustos,
C. Muentes, R. Menendez, J. Gomez, P. Vera, J. Cedeño, C. Echeverry, K.
Pibaque.
Dados estos diferentes temas se apreciará el objetivo
fundamental, el cual se plantea en definir y describir las
características geotécnicas fundamentales de los suelos y las
rocas.
II. CLASIFICACIÓN GEOTÉCNICA DE SUELOS
Antes de comenzar una obra de nueva construcción, es
necesario tomar unas muestras del suelo donde se va a situar la
obra y analizarlas para poder determinar si el suelo es granular
o cohesivo. A su vez, esto nos proporcionará valiosos datos
sobre las características del suelo.
La agrupación de suelos cuyo comportamiento ingenieril sea
semejante ha sido tradicionalmente una herramienta valiosa en
el ámbito de la geotecnia. De esta forma pueden establecerse
previsiones sobre el diseño, la construcción o el
mantenimiento de una obra partiendo de datos básicos,
simples y sencillos.
No obstante, debe entenderse siempre que la clasificación es
una aproximación empírica al conocimiento de los materiales,
y que no substituye una valoración rigurosa del
comportamiento de los mismos establecida en base a ensayos
(in situ o de laboratorio) y modelos de comportamiento
(constitutivos), imprescindibles en el diseño final de una
cimentación, de un muro de contención o de un sistema de
drenaje.
La clasificación más extendida en la actualidad responde al
nombre de USCS (siglas en inglés del Sistema Unificado de
Clasificación de Suelos), también denominada Clasificación
ASTM (por ser la primera organización normalizadora en
asumirla como propia) o de Casagrande modificada.
De hecho, existen o han existido tantas (o más) clasificaciones
de suelos como países donde se haya intentado una
normalización en el ámbito geotécnico; algunas han tenido
mayor difusión que otras según la época, el ámbito geográfico
e incluso los condicionamientos políticos..
En primera instancia este sistema divide los suelos en dos
grandes grupos: de grano grueso y de grano fino.
Pertenecen al primero aquellos suelos que cuentan con más del
50 % en peso de partículas de tamaño mayor a 0,080 mm. Se
representan por el símbolo “G” (de gravas) si más de la mitad
de las partículas gruesas son retenidas en tamiz 5 mm, y por el
DESCRIPCIÓN INGENIERIL Y
CLASIFICACIÓN GEOTECNICA DE
SUELOS Y ROCAS
Aguirre Suarez Jean, Menendez Peralta Wither, Muentes Lucas Carlos, Zambrano Cevallos Danny,
Toala Pivaque Kelvin, Echeverry Patiño Cristian, Cedeño Pincay Julio, Vera Peñafiel Pedro, Bustos
Pasquel Nelson, Gómez Lucas Jason, Pinargote Sanchez Jorge, Universidad Estatal del sur de Manabí
(UNESUM), (Jipijapa-Manabí-Ecuador)

símbolo “S” (de arenas, en inglés) sí más de la mitad de las
mismas pasa por tamiz 5 mm.
A la “G” o a la “S” se les agrega una segunda letra que
describe la graduación y la presencia de finos (partículas de
tamaño inferior a 0.080 mm):
“W” para suelos con buena graduación, con poco o ningún
fino.
“P” para suelos de graduación pobre, uniforme o
discontinua y con poco o ningún fino
“M” para suelos que contienen limo o limo y arena
“C” para suelos que contienen arcilla o arena y arcilla.
Los suelos finos (aquellos que cuentan con una proporción
superior al 50 % de partículas de tamaño inferior a 0.080 mm),
se clasifican según la propuesta de Casagrande (véase el
capítulo dedicado a la plasticidad), dividiéndose en tres
grupos: las arcillas (“C”), los limos (“M”) y los limos o
arcillas orgánicos (“O”). Estos símbolos están seguidos por
una segunda letra que depende del valor del límite líquido:
“L” si el límite líquido es menor a 50, y “H” si es mayor o
igual a 50.
2.1.- Material granular
- Derivado del desgaste de rocas, grava y arena
- El tamaño de los granos va desde rocas/piedras hasta arena
fina
- Su resistencia proviene de:
1. La fricción y el entrelazado de los granos
2. La forma de los granos
3. Su clasificación (tamaño)
4. Densidad de la masa del suelo
Cuanto más denso sea el material compuesto del terreno,
mejores cualidades tendrá a la hora de construir sobre él. La
densidad de un material hace que la resistencia al corte, la
estabilidad, la capacidad de carga del terreno y las
características de asentamiento del suelo mejoren con su
aumento.
Si tenemos dos terrenos, uno con las partículas de tierra con
un tamaño regular y otro con las partículas de tierra con un
tamaño irregular, el mejor lugar para construir es el segundo,
ya que la zona de tierra donde las partículas no sean uniformes
será más densa.
2.2.- Material cohesivo
- Este material también se produce por el desgaste de rocas,
grava y arena, con la diferencia de que contiene una alta
proporción de material muy fino, como limo y arcillas.
- Los materiales arcillosos tienen una forma escamosa y una
gran afinidad por el agua, lo que les da la capacidad de
hincharse o encogerse según la humedad del área.
- Dependiendo de la humedad de la zona de la que proviene la
muestra, esta se comportará de maneras diferentes:
1. Actuando casi como un líquido
2. Mostrando un comportamiento plástico
3. Mostrando una rigidez antinatural
- Los cuatro estados en los que se puede encontrar material
cohesivo son:
1. Líquido
2. Plástico
3. Semi-plástico
4. Sólido
Un material cohesivo puede cambiar de un estado a otro,
aunque el cambio será gradual. Arbitrariamente, la
clasificación en alguno de estos estados se ve determinada por
la humedad que contiene la muestra.
2.3.- Límites de Atterberg:
 Límite líquido -> El material deja de actuar como un
líquido y exhibe cualidades plásticas
 Límite plástico -> El material deja de exhibir un
comportamiento plástico
Figura #1
Muestras de suelos
Figura #2
Terreno con materiales granular

 Contracción límite -> El punto donde el cambio en la
humedad relativa del material no hace que el volumen
del material siga descendiendo
 Índice de plasticidad -> (Límite líquido) – (Límite
plástico)
III. DESCRIPCIÓN DEL MATERIAL ROCOSO
Se llama material rocoso a la sustancia rocosa misma como
fragmento, sin considerar el efecto de las discontinuidades
estructurales ni los esfuerzos “in situ”. En el macizo rocoso en
tanto consideramos la masa en conjunto: material y
discontinuidades, en su condición natural. Un trozo de granito,
un bloque de arenisca o un núcleo de perforación de cualquier
tipo de roca, constituyen ejemplos de material rocoso; en tanto
que la masa de roca expuesta en una excavación subterránea
que expone planos de diaclasas, brechas de falla o cualquier
otro elemento geológico, junto con los esfuerzos que actúan a
su alrededor, constituyen un macizo rocoso. Las propiedades
físicas y el comportamiento esfuerzo-deformación del material
rocoso dependen de la litología, es decir, la composición
química y la textura, siendo esta última la característica más
importante. Para comprender completamente el
comportamiento de las rocas en las obras de ingeniería deberá
complementarse los aspectos aquí tratados, con los referentes
a la meteorización, la influencia de las discontinuidades, el
flujo de agua y el estado de esfuerzos en el ambiente real de
los proyectos. Naturalmente para que se pueda entender el
comportamiento de las masas rocosas, es necesario
comprender en primer término todos los elementos que lo
integran. Existen además muchas otras razones para entender
el comportamiento del material rocoso: a) En el caso de rocas
blandas o de altas concentraciones de esfuerzos en las masas
rocosas, son las propiedades del material rocoso las que
gobiernan el comportamiento de las masas rocosas. b) En el
caso de la utilización de las rocas como materiales de
construcción, su uso depende fundamentalmente de la textura
y composición del material rocoso. c) Varios problemas
específicos tales como la durabilidad y alterabilidad de las
rocas, su perforabilidad, su excavabilidad etc., dependen en
gran medida de las características del material rocoso. d)
Finalmente, el rango de variación en las propiedades físicas y
mecánicas de las rocas en general, se puede correlacionar de
manera relativamente fácil en el nivel del material rocoso, ya
que en las masas rocosas las discontinuidades y otros aspectos
relacionados, hacen más difícil plantear clasificaciones
sistemáticas, por la forma errática y aleatoria como influyen.
3.1. Factores descriptivos del material rocoso
Las siguientes características se tienen en cuenta en el estudio
del material rocoso:
-Litología
Se refiere a la composición química y mineral de la roca y su
textura
En cuanto a la composición de las rocas el factor que más
influye en el comportamiento de las rocas en obras de
ingeniería es el grado de homogeneidad mineral, en el sentido
de que la roca presente o no una mezcla de minerales
relativamente débiles y fuertes. Si existe tal mezcla, la roca
bajo carga, desarrolla una fase plástica antes de fallar; de lo
contrario su falla es de tipo frágil, siempre y cuando los granos
sean resistentes. El granito y la cuarcita, constituyen
respectivamente buenos ejemplos. En relación con la textura y
fábrica, la textura se define como el tamaño, forma y
distribución de las partículas minerales en las rocas; la fábrica
se restringe al modo característico de articulación de las
partículas (aglutinamiento, consolidación o cristalinidad) y a
su posible orientación preferencial. Se presentan cuatro tipos
de fábrica:
-Cristalina masiva.
La roca posee cristales sin orientación preferencial
perfectamente entrabados, íntimamente juntos, con una fuerte
articulación mecánica. Las rocas ígneas en general, tanto
plutónicas como volcánicas, así como las metamórficas
masivas y muchas de las sedimentarias no clásticas como la
caliza o el chert son de esta clase. Rocas con este tipo de
fábrica son las más resistentes y menos deformables. Sin
embargo la resistencia es algo dispersa en las rocas volcánicas
efusivas (ej: andesita, basalto), debido a que éstas últimas son
algo porosas. Las calizas tipo micrita, entre las sedimentarias
no clásticas y la cuarcita (metamórfica) se comportan de
manera similar a los granitos.
- Cristalina foliada.
Figura #3
Piedra Cristalina

Esta textura es propia de las rocas metamórficas foliadas. Los
cristales están entrelazados y orientados preferentemente, con
poco en trabamiento mecánico. La orientación preferencial de
los cristales, imparte en estas rocas marcada direccionalidad
de sus propiedades mecánicas, por lo cual son más débiles en
la dirección de lafoliación.
- Clásticas cementada
.Los granos minerales son gruesos (arena, y grava), presentan
grados variables de empaquetamiento y se aglutinan con
cementos minerales de diferentes calidades. Los granos por lo
general no están orientados salvo en las variedades con
abundante mica y/o arcilla. Las areniscas, los conglomerados
y las brechas presentan este tipo de fábrica. La resistencia de
estas rocas es muy variable: las más resistentes y menos
deformables corresponden a las que presentan el mejor
empaquetamiento de sus granos y están cementadas con sílice.
- Clástica consolidada (lutitas).
En las rocas de este tipo, que poseen grano fino (tamaño limo
y arcilla), los granos minerales se mantienen unidos por fuerza
físico-eléctricas generadas en el proceso delitificación, el cual
se alcanza gracias a la compactación y/o consolidación de las
partículas, con alguna influencia de la cementación. A mayor
grado de consolidación laroca es más resistente y menos
deformable. Existen dos variedades dentro de esta fábrica: la
consolidada laminada (shales) y la nó laminada (arcillolita,
limolita, argilita).El la lutita laminada la roca posee más del
10% de láminas (capitas de menos de 1 cmde espesor), lo cual
transmite a la roca alta direccionabilidad de sus propiedades
mecánicas.
IV. DESCRIPCION DE MACIZOS ROCOSOS
EI conocimiento geológico es fundamental para el proyecto de
las obras de infraestructura, edificación y explotaciones
mineras, y para la ordenación territorial o urbana. La
interpretación de las condiciones geológicas, y su integración
en el diseño y construcción, mediante soluciones acordes a la
naturaleza del terreno y al media ambiente, es el principal
objetivo de la ingeniería geológica, junto a la prevención y
mitigación de los danos causados por los desastres naturales
de origen geológico.
La descripción y caracterización de los macizos rocosos en
afloramientos es una labor necesaria en todos los estudios de
ingeniería geológica cuyo objetivo sea el conocimiento de las
propiedades y características geotécnicas de los materiales
rocosos. Estos trabajos se realizan durante las primeras etapas
de las investigaciones in situ.
EI desarrollo de los trabajos de campo en afloramientos
permite obtener información necesaria para evaluar el
comportamiento geotécnico de los macizos rocosos, planificar
las fases de investigación más avanzadas e interpretar los
resultados que se obtengan de las mismas. Debido a la gran
variedad de condiciones y propiedades, la caracterización de
los macizos puede ser una tarea compleja, sobre todo si se
presentan conjuntamente materiales rocosos y suelos, zonas
fracturadas, tectonizadas y/o meteorizadas. En la descripción
se deben incluir todos los aspectos y parámetros que puedan
ser observados, deducidos y medidos en los afloramientos.
Las descripciones de los macizos rocosos con fines
geotécnicos precisan de observaciones y medidas adicionales a
las geológicas; de ahí la necesidad de establecer una
sistemática que homogeneice criterios y facilite la
Figura #4
Marmol
Figura #5
Segmentación de las rocas
Figura #6
Caracterización del macizo rocoso para
el diseño de la mina

comunicación entre todos los profesionales que tengan que
realizar los trabajos de descripción de macizos rocosos a partir
de afloramientos. Estas descripciones pueden implicar un
cierto grado de subjetividad que debe evitarse, en la medida de
lo posible, realizando observaciones sistemáticas y utilizando
una terminología estandarizada, teniendo en cuenta los
siguientes aspectos:
• Todos los factores deben examinarse sistemáticamente y en
secuencia lógica. • No debe omitirse ninguna información
básica sobre el afloramiento. • Las descripciones deben
comunicar una imagen mental precisa y permitir deducir la
información más relevante. • EI número de datos debe ser
estadísticamente representativo.
La caracterización de campo del macizo rocoso es un ejercicio
progresivo que comienza con una descripción general de las
condiciones del terreno, y con la identificación y clasificación
de los materiales que forman los macizos. Las observaciones
posteriores más complejas sobre propiedades y factores
concretos pueden aumentar el grado de interpretación y por
tanto de subjetividad.
En general, el procedimiento a seguir parte de una descripción
general de los aspectos y características observables a simple
vista, en base a los cuales se establecen distintas zonas más o
menos homogéneas en base a la litología, estructura tectónica,
etc.; posteriormente, se describen y caracterizan con detalle
los componentes de las diferentes zonas del macizo y sus
propiedades; finalmente, a partir de todos los datos obtenidos,
se clasifica geomecánicamente el macizo rocoso.
La caracterización de cada zona debe realizarse de forma
objetiva e individualizada, e incluye el estudio de la matriz
rocosa, de las discontinuidades y del conjunto del macizo,
describiendo tanto sus propiedades intrínsecas como los
factores externos que condicionan su comportamiento.
La descripción de los parámetros del macizo rocoso se realiza
a partir de los datos recogidos en cada estación; se
establecerán los parámetros referentes al número de familias
de discontinuidades, orientación y características
representativas de cada una de ellas, determinando su
importancia relativa, tamaño y forma de los bloques que
conforman el macizo, grado de fracturación, etc., así como
otros factores que influyen en el comportamiento, como el
grado de meteorización y las propiedades hidrogeológicas. En
los apartados siguientes se tratan estos diferentes aspectos. La
caracterización final del macizo rocoso dependerá de la
valoración adecuada de cada uno de ellos.
La caracterización global del macizo rocoso constituye la fase
final del proceso descriptivo, y debe proporcionar las
condiciones geológicas y geomecánicas del macizo en su
conjunto. A partir de estos resultados se aplican las
clasificaciones geomecánicas, que proporcionan información
sobre la calidad y resistencia del macizo, así como datos
cuantitativos para su aplicación a diferentes fines
constructivos (túneles, taludes, etc.). Esta última fase requiere
una mayor experiencia, y debe integrar el conocimiento de la
geología regional y del emplazamiento. Los resultados de la
caracterización geomecánica de afloramientos rocosos pueden
presentarse en forma de cartografías de detalle y en perfiles
geológico- geotécnicos
4.1.- Caracterización de la matriz rocosa
Los aspectos que deben describirse en campo son: •
Identificación • Meteorización o alteración • Resistencia a
compresión simple
Identificación La identificación de visu de una roca se
establece a partir de su composición y de su textura o
relaciones geométricas de sus minerales. A estos criterios
descriptivos se unen las características genéticas,cuando éstas
pueden ser deducidas de la paragénesis mineral, composición
química, forma y estructura del yacimiento, y de las relaciones
temporales y espaciales con otras rocas.
Las observaciones más prácticas son: • Composición
mineralógica • Forma y tamaño de los granos • Color y
transparencia • Dureza
Para la correcta observación de estas propiedades es necesario
limpiar la roca, eliminando la capa superficial de alteración.
Según el tipo de roca, otros aspectos que pueden ser
determinados son la presencia o ausencia de exfoliación y la
existencia de maclado y tipo de macla.
La composición mineralógica permite clasificar
litológicamente la roca. Los minerales más comunes que
forman las rocas se pueden identificar a nivel de muestra con
una lupa, si las dimensiones del mineral lo permiten. La
identificación detallada de los minerales requiere un estudio
petrográfico mediante lámina delgada, que se realizará
siempre que existan dudas en la identificación de los mismos.
Una vez descritos los minerales, se nombra y clasifica la roca.
El sistema más recomendable se basa en clasificaciones
geológicas enrocadas hacia usos geotécnicos.
La identificación de la roca se completa definiendo el tamaño
de grano y el color. EI tamaño de grano hace referencia a las
dimensiones medias de los minerales o fragmentos de roca que
componen la matriz rocosa. La estimación del tamaño de
grano se realiza normalmente de visu, con una regla o con la
ayuda de comparadores de tamaño. En rocas de grano fino es
útil la ayuda de una lupa de mano. EI tamaño de las partículas
minerales que componen la roca puede ser homogéneo (rocas
equigranulares) o presentar variaciones importantes
(heterogranulares).
EI color de una roca depende de los minerales que la
componen. Algunos minerales tienen un color dis- tintivo,
pero frecuentemente contienen sustancias o impurezas que lo
modifican. El color se puede describir de forma semejante al
de los suelos, dando un color principal seguido de uno
secundario e indicando, por último, la intensidad que presenta
(por ejemplo, granito gris verdoso claro). Existen cartas de
colores que se emplean para la comparación, evitando así
cualquier grado de subjetividad en la descripción. La
observación debe realizarse sobre la roca fresca, una vez
retirada la capa superficial de alteración.
Cuando la roca no ha sufrido procesos de alteración y presenta
un colar original y característico, se define como roca sana.
Las variaciones de coloración de la roca en el afloramiento
indican que el material rocoso ha sufrido procesos de
meteorización. La variación en la coloración puede afectar a

todos los minerales constituyentes o solo a algunos, aspecto
que ha de indicarse en la descripción.
La dureza es una propiedad directamente relacionada con la
resistencia, que depende de la composición mineralógica y del
grado de alteración que afecte a la roca. Su descripción es
cualitativa. Generalmente se adoptan como criterios la
densidad y la resistencia de la roca, estableciéndose el grado 1
para la roca menos densa y resistente (γ = 1,5 t/m3 y (σc = 50
kg/ cm2) y el grado 14 para la más densa y resistente (γ = 2,7
t/m3 y (σc = 1.800 kg/cm2).
Para evaluar la dureza de los minerales se emplea la escala de
Mohs, que asigna un valor de 1 para el mineral más blando
(talco) y un valor de 10 para el más duro (diamante).
4.2.- Meteorización
EI grado de meteorización de la roca es una observación
importante en cuanto que condiciona de forma definitiva sus
propiedades mecánicas. Según avanza el proceso de
meteorización aumentan la porosidad,permeabilidad y
deformabilidad del material rocoso, al tiempo que disminuye
su resistencia.
4.3.- Porosidad
Es la relación entre el volumen de vacíos y el volumen total de
una roca y se relaciona con su textura, por lo menos en lo que
se refiere a la porosidad de vacíos subesféricos intergranulares
conocida como porosidad de poros np . Es muy baja en el caso
de las rocas cristalinas en estado fresco, salvo algunas
variedades porosas de lavas y 115 ampliamente variable en las
clásticas. Si se tiene en cuenta que la resistencia de las rocas se
incrementa proporcionadamente con la mayor área superficial
de contacto-la resistencia se transmite en los contactos entre
las partículas minerales- es evidente que las rocas menos
porosas son más resistentes y menos deformables. Por su parte
la porosidad de fisuras nf aunque generalmente baja, afecta
enormemente la calidad de las rocas ígneas.
4.4.- Los tipos de rocas:
Los diferentes tipos de rocas se pueden dividir, según su
origen, en tres grandes grupos:
 ÍGNEAS: formadas a partir del enfriamiento de rocas
fundidas (magmas). Los magmas pueden enfriar de
manera rápida en la superficie de la Tierra mediante
la actividad volcánica o cristalizar lentamente en el
interior, originando grandes masas de rocas llamadas
plutónicas. Cuando cristalizan en grietas de la
corteza forman las rocas ígneas filonianas.
 METAMÓRFICAS: formadas a partir de otras rocas
que, sin llegar a fundirse, han estado sometidas a
grandes presiones y temperaturas y se han
transformado.
 SEDIMENTARIAS: formadas en zonas superficiales
de la corteza terrestre a partir de materiales que se
depositan formando capas o estratos. Son detríticas
si se originan a partir de trozos de otras rocas.
Químicas y orgánicas si se forman a partir de
precipitación de compuestos químicos o acumulación
de restos de seres vivos.
Figura #7
Roca formada por el enfriamiento del
magma
Figura #8
Roca Metamorfica formada a partir de otras
rocas

V. DESCRIPCION DEL NUCLEO DE LAS ROCAS
El análisis del núcleo frecuentemente surge como el estándar y
se puede considerar la piedra angular sobre la cual descansa la
evaluación de la formación.
Los tres parámetros claves determinados para el yacimiento
son porosidad, permeabilidad y saturaciones de fluidos.
La porosidad se puede determinar a condiciones ambiente o
del yacimiento y son una indicación de la capacidad de
almacenamiento del yacimiento. Las porosidades del núcleo se
utilizan para calibrar registros y para los cálculos de las
reservas.
La permeabilidad se determina en ambas direcciones,
horizontal y vertical. Los ingenieros pueden utilizar los datos
de permeabilidad horizontal para definir la capacidad de flujo,
la distribución y el perfil de permeabilidad. La permeabilidad
vertical se utiliza para definir la probabilidad de extraer
núcleos y el potencial de drenaje por gravedad.
Las saturaciones de fluidos (aceite y agua) se pueden
determinar por destilación por retorta o por destilación Dean
Stark, que ayudan a definir la presencia de hidrocarburos
(producción neta y contactos) y el tipo de hidrocarburo que
puede ser producido. Un núcleo poroso en combinación con
una extracción de baja invasión, proporciona datos exactos de
saturación de aceite y de agua y facilita la identificación de
zonas de aceite para la recuperación secundaria y de territorio,
contactos aceite/agua y zonas de transición.
Un núcleo consiste en una muestra de roca tomada del pozo a
una profundidad específica, por medios especiales,
preservando su estructura geológica y sus características
físicoquimicas de la mejor manera posible, con la finalidad de
realizar análisis petrofísicos y geológicos. Se obtienen
generalmente mediante la perforación de la formación con un
taladro rotatorio de sección transversal hueca, corte de
porciones de paredes, corte con herramientas de cable y con
fluidos de perforación. Se obtienen así muestras en forma
cilíndrica de más de 10 m de longitud y 11 cm de diámetro.
Este tipo de muestras presenta las siguientes ventajas:
• Se les puede asignar una profundidad exacta.
• Si se toman adecuadamente, pueden estar libres de
contaminación por fluidos de perforación.
• En la mayoría de los casos son de absoluta
representatividad.
• Por su volumen y características son de gran versatilidad,
siendo adecuados para análisis petrofísicos, sedimentológicos,
microtécnicos, micro-paleontológicos, etc.
• Si son usados adecuadamente ofrecen resultados confiables.
• Pueden ser tomados en formaciones de cualquier litología.
• Sirven para correlacionar registros de pozos con resultados
de laboratorio
Una toma de núcleos puede realizarse en pozos de cualquier
tipo: exploratorio, en desarrollo y de avanzada. La toma de
núcleos puede efectuarse en forma continua, en este caso el
taladro se detiene solamente para repasar el hoyo o en forma
alterna, es decir, tomando los intervalos de interés basándose
en los criterios siguientes:
• Costos: Una toma de núcleos incrementa considerablemente
los costos de perforación, en función del área donde se
encuentre el pozo, la profundidad elegida para realizar la toma
y la cantidad de núcleos a ser tomados.
• Datos de la Traza Sísmica: Los resultados aportados por la
sísmica constituyen una valiosa ayuda para la selección de los
horizontes respectivos y realizar no sólo una perforación, sino
elegir el intervalo de una toma de núcleos.
• Correlaciones: Algunas veces se tiene conocimiento de la
estratigrafía de un área, y lo relativo a los fluidos del
yacimiento, mediante información de pozos vecinos, esto sirve
cuando se decide realizar una toma de núcleos en un pozo en
desarrollo, con la finalidad de llevar a cabo algún proceso de
recuperación mejorada o para resolver algún problema de
producción.
La toma convencional de núcleos se realiza después de la
perforación rotatoria normal por debajo de un punto justo por
encima del intervalo que se desee cortar. Antes de efectuar la
operación de corte dentro del núcleo, se debe tener cuidado de
que hoyo esté limpio y el lodo bien condicionado. Al igual que
en la perforación normal, cuando se realiza el corte del núcleo
(coring), la presión en el fluido de perforación (lodo) es mayor
que la presión de la formación. Sin embargo, se obtienen
mejores resultados cuando el diferencial de presión es
pequeño. El corte de núcleo convencional se realiza con lodo
en base agua o lodo en base aceite.
Considerando el tipo de herramienta que se emplee para
extraer un núcleo desde los diferentes estratos del subsuelo,
éstos se clasifican en: convencionales, convencionales con
tubo PVC, manga de goma, presurizados y orientados.
5.1.- Núcleos Convencionales
Se obtienen en formaciones consolidadas, en este caso el
núcleo no posee recubrimiento. Para su toma se utiliza una
herramienta que consta de un tubo externo y un tubo interno,
el cual recibe el núcleo, un retenedor y una mecha de diamante
con un hueco en su centro por donde penetra el núcleo para
Figura #9
Roca Sedimentaria

alojarse en el tubo interno, dependiendo del tipo de formación
se emplea una mecha específica como se muestra en la Figura
1. El diámetro de los núcleos cortados puede variar entre 1¾”
– 6”, dependiendo del tipo de mecha y herramienta empleada.
Figura 10.
5.2.- Núcleos Convencionales con Tubo PVC
La herramienta empleada en este caso es similar a la descrita
anteriormente, con la diferencia de que el tubo interno
contiene en su interior un tubo de Cloruro de Polivinilo
(PVC), dentro del cual queda contenido el núcleo, a medida
que la herramienta penetra en la formación. Este tipo de
herramienta se emplea en formaciones fracturadas,
quebradizas o friables, ya que al quedar el núcleo recubierto
por el tubo plástico puede manejarse fácilmente sin riesgo a
que las muestras se disgreguen. En la Figura 10, se muestran
las mechas utilizadas para extraer núcleos en formaciones
blandas y medianamente fracturadas, arcillosas y bien
cementadas.
Figura 11. Tipos de
mechas utilizadas para la toma de núcleos en formaciones: a)
fracturadas, b) arcillosas y c) bien cementadas.
En Venezuela, se usa esta herramienta con éxito en
formaciones semi-consolidadas, sin embargo, su uso en
formaciones no consolidadas no ha sido del todo satisfactorio
debido entre otros factores a:
 El porcentaje de recuperación es bajo debido a que el
interior del tubo es liso, luego es incapaz de sujetar el
núcleo en su interior.
 Cuando se usa en arenas impregnadas de crudos pesado,
como sucede en la Faja Petrolífera del Orinoco, a causa del
alto grado de saturación del petróleo, la alta porosidad y su
pobre consolidación, estas arenas no se comportan como
materiales rígidos, sino como material plástico-viscoso y
entonces tienden a fluir. La mayoría de las veces al
seccionar el núcleo en segmentos se observa que éste no
estaba completamente lleno, por lo que parte del mismo al
no ser retenido cae al pozo.
 Tratando de mejorar el porcentaje de recuperación, se han
usado retenedores tipo cierre total (full closed), sin
embargo, al recobrarse el núcleo se nota que la
recuperación se incrementa, pero hay problemas de
compactación en la base del núcleo, mostrando una
saturación de petróleo inferior en la base, en comparación
con la del tope.
Con este tipo de herramienta es posible cortar núcleos entre 3”
– 5 ¾” de diámetro, generalmente se usa retenedor doble y la
longitud máxima por núcleo es 31 pies.
5.3.- Núcleos en Manga de Goma
Para la toma de núcleos en formaciones semi-consolidadas y
no consolidadas que son muy blandas y friables, se usa una
herramienta que consta de un tubo externo, un tubo interno
dentro del cual se encuentra una junta de expansión, que posee
una capacidad de estirarse cada 2 pies, un gato mecánico, una
válvula con flujo en un solo sentido, una manga de goma, un
retenedor de núcleos y una mecha de diamante con un hueco
en su parte central que permite la entrada del núcleo al porta
muestras (Figura 3).
Figura 12. Tipos de mechas utilizada para la toma de núcleos
en formaciones: a) blandas y b) totalmente no consolidada.
La toma se realiza de 2 en 2 pies, según lo permite la junta de
expansión, ya que ésta es accionada por la presión de
circulación del fluido de perforación y éste es el esfuerzo que
Figura #10
Mechas usadasdurante la toma de núcleosen
formaciones: a) medianamente duras, b) duras a muy
duras y c) extremadamente duras.

hace que la herramienta penetre en la formación, y no el peso
sobre la mecha directamente. Al estar cortados los dos pies, se
le vuelve a dar peso a la sarta de perforación, cerrándose
entonces la junta de expansión y quedando lista la herramienta
para cortar los dos pies siguientes.
A medida que la formación se va cortando, el gato va tirando
de la manga de goma, ésta se encuentra enrollada o plegada en
el tubo interno del muestrario, y hace que se desenrolle,
entonces el núcleo queda envuelto por la manga de goma una
vez que es cortado. La manga de goma es elástica y tiene un
diámetro ligeramente menor al del núcleo, permitiendo que el
núcleo quede sostenido con firmeza. Es una herramienta con
rendimiento superior a las anteriores, con ella es posible cortar
un máximo de 20 pies de núcleo con diámetro de 3 pulgadas.
Desafortunadamente, la herramienta de manga de goma no es
satisfactoria para el corte de núcleos en formaciones duras y
fracturadas, ya que los cortes agudos que se producen rompen
la goma. Entre las desventajas que presenta se tiene
 La manga de goma presenta un límite de temperatura, que
puede soportar sin romperse (160 – 175 F).
 La presencia de gas disuelto en el crudo puede ser
suficiente para hacer explotar la manga de goma, cuando
ésta se extrae del muestrario en la superficie.
 El núcleo dentro de la manga de goma debe ser tratado con
sumo cuidado en las operaciones de manejo y
preservación, evitando que ésta no se doble para que el
núcleo no sufra alteraciones en su arreglo granulométrico
natural, para ello es necesario depositar la manga dentro de
un tubo plástico rígido o de aluminio, esto por supuesto
aumenta los costos de la toma.
5.4.- Núcleos Presurizados
Para la toma de núcleos que se desean mantener en contacto
con sus fluidos originales se utiliza una herramienta
especializada que permite recuperar núcleos a la presión del
yacimiento con un porcentaje de recobro excelente en
formaciones consolidadas. Los fluidos del yacimiento se
mantienen en su forma original, sin sufrir alteraciones al
extraer el núcleo (Figura 4). Si el proceso de perforación se
hace con cuidado se pueden obtener núcleos con una invasión
muy baja de fluidos de perforación, previniendo expansión de
gas y pérdida de fluidos.
El corte de núcleos con esta herramienta se hace con una
tecnología similar al corte de núcleos convencionales. Durante
el corte, el entrampamiento de presión está acompañado por
acciones mecánicas que crean un sello en el tope y en la base
de la herramienta. Esto hace que el núcleo obtenido esté
presurizado. El sistema también puede mantener la presión de
la formación.
Una vez tomados, los núcleos son congelados en la superficie
utilizando nitrógeno líquido y hielo seco, manteniendo la
presión del yacimiento. Los fluidos de esta forma se
mantienen inmóviles dentro del núcleo. Una vez congelados,
los núcleos pueden ser removidos de la herramienta para ser
transportados al laboratorio en estado congelado. El
congelamiento está acompañado de la colocación del núcleo
completo en hielo seco hasta el momento de su uso.
Figura 13. Herramienta para la toma de núcleos
presurizados.
Desafortunadamente, obtener este tipo de núcleo es muy
costoso (10 veces el costo para obtener un núcleo
convencional).
4.5.- Núcleos Orientados
Para obtener éste tipo de núcleos se utiliza una herramienta
muy parecida a la descrita anteriormente (Figura 5), se puede
usar para toma de núcleos de cualquier litología. Los núcleos
orientados son muy importantes para el estudio de fracturas en
las calizas del Cretáceo, debido a que permiten conocer la
inclinación y dirección de las fracturas y las estructuras
geológicas que poseen porosidad secundaria capaces de
almacenar hidrocarburos o desarrollar un programa de
estimulación de pozos, con la finalidad de incrementar la
producción de un yacimiento.

Figura 14. Herramienta para la
toma de núcleos orientados.
VI. CONCLUSION
Analizando profundamente el tema se ha llegado a la
conclusión de que el comportamiento ingenieril del suelo sea
semejante ha sido tradicionalmente una herramienta valiosa en
el ámbito de la geotecnia. De esta forma pueden establecerse
previsiones sobre el diseño, la construcción o el
mantenimiento de una obra partiendo de datos básicos,
simples y sencillos. Y en cuanto a las rocas el factor que más
influye en el comportamiento de las rocas en obras de
ingeniería, es el grado de homogeneidad mineral, en el sentido
de que la roca presente o no una mezcla de minerales
relativamente débiles y fuertes. Si existe tal mezcla, la roca
bajo carga, desarrolla una fase plástica antes de fallar; de lo
contrario su falla es de tipo frágil, siempre y cuando los granos
sean resistentes.
VII. AGRADECIMIENTOS
Al finalizar el presente trabajo tan laborioso y lleno de
dificultades como es la elaboración de un paper, es inevitable
no sentirse orgulloso de increíble Azaña y entonces
empezamos a recordar por todo los sacrificios por lo que
tuvimos que pasar, por ejemplo estar trabajando en nuestro
paper a altas horas de la noche y descansar dos o tres hora
para luego levantarse para ir a clases o a trabajar. Por eso cabe
recalcar el agradecimiento al Ing. Edison Pin Avila por los
conocimientos brindados en el primer parcial, ya que nos ha
servido mucho para la realización del presente trabajo.
VIII. REFERENCIAS
Internet:
[1] http://www.dspace.espol.edu.ec/bitstream/123456789/6377/1/Cap%C3
%ADtulo%203.pdf
[2] http://sites.ieee.org/panama/files/2013/05/Capitulo-5-Geotecnia.pdf
[3] http://geomuseu.ist.utl.pt/SEMINAR2007/Temas%20das%20aulas/Proje
cto%20Geot%E9cnico/Descri%E7%E3o%20de%20maci%E7os%20roc
hosos.pdf
[4] http://www2.etcg.upc.edu/asg/engeol/pdf_files/curs11_12/Tema5.pdf
[5] http://mecanicadesuelosensayos.blogspot.mx/
[6] http://www.estudiosgeotecnicos.info/index.php/descriptores-
geotecnicos-6-clasificacion-de-suelos/
[7] http://www.agatlabs.com/spanish/content/core.htm
[8] http://www.portaldelpetroleo.com/2013/01/nucleos-tipos-seleccion-y-
muestreo.html
[9] http://jreyma.es/geotecnia-clasificacion-del-suelo/

IX. BIOGRAFÍAS
Jean Alexander Aguirre Suarez nació
en Portoviejo-Manabí, el 22 de agosto
de 1994. Realizo sus estudio
secundario en el colegio ´´Manabí
Tecnológico´´. Estudia en la
UNIVERSIDAD ESTATAL DEL SUR
DE MANABI en la carrera de
ingeniería civil.
Wither Roberto Menéndez Peralta
nació en Portoviejo-Manabí, el 12 de
enero de 1994. Realizo sus estudio
secundario en el colegio ´´Dr. Gonzalo
Abad Grijalva´´. Estudia en la
DE MANABI en la carrera de ingeniería
civil.
Carlos Alexis Muentes Lucas nació en
Portoviejo-Manabí, el 21 de febrero de
1992. Realizo sus estudio secundario en
el colegio ´´Dr. Bruno Sánchez
Carreño´´. Estudia en la
DE MANABI en la carrera de
ingeniería civil.
Danny Vidal Zambrano Cevallos
nació en Portoviejo-Manabí, el 16 de
marzo de 1994. Realizo sus estudio
secundario en el colegio ´´María
Inmaculada´´. Estudia en la
UNIVERSIDAD ESTATAL DEL
SUR DE MANABI en la carrera de
ingeniería civil.
Nelson Alexander Bustos Pasquel
nació en Esmeraldas-Esmeraldas, el
13 de agosto de 1994. Realizo sus
estudio secundario en el colegio
´Ínstituto Técnico Superior 5 de
Agosto´´. Estudia en la
ingeniería civil.
Jorge Antonio Pinargote Sánchez
nació en Jipijapa-Manabí, el 04 de
junio de 1994. Realizo sus estudio
secundario en el colegio ´´Dr.
Inocencio Parrales y Guales´´.
Estudia en la UNIVERSIDAD
ESTATAL DEL SUR DE MANABI
en la carrera de ingeniería civil.
Kelvin Daniel Tóala Pivaque nació en
24 de Mayo-Manabí, el 01 de julio de
1994. Realizo sus estudio secundario en
el colegio ´Éspíritu Santo´´. Estudia en
la UNIVERSIDAD ESTATAL DEL
ingeniería civil.
Pedro Guillermo Vera Peñafiel
nació en Pajan-Manabí, el 05 de mayo
de 1994. Realizo sus estudio
secundario en el colegio ´Ńacional
Pajan´´. Estudia en la
ingeniería civil.
Jacson Danilo Gomez Lucas nació
en Puerto Lopez-Manabí, el 11 de
junio de 1995. Realizo sus estudio
secundario en el colegio ´´5 de
Mayo´´. Estudia en la
ingeniería civil.
Cristian Mauricio Echeverry Patiño
nacio en Medellin-Antioquia, el 5 de
febrero 1992. Realizo sus estudios
secundarios en el colegio, Estudia en la
DE MANABI.
Julio Alberto Cedeño Pincay:
nació en Jipijapa-Manabí, el 4 de
febrero de 1991. Realizo sus estudio
secundario en el colegio ´´Republica
del Ecuador´´. Estudia en la
ingeniería civil.

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