El ensayo Lefranc utiliza una sonda con cavidad de inyección aislada mediante obturadores neumáticos, que se desciende dentro del sondaje hasta el estrato objetivo. En el árido subsuelo de Calama, donde los niveles freáticos pueden estar a más de cien metros de profundidad, este dispositivo permite inyectar agua a carga constante o variable y medir con precisión el caudal absorbido por el terreno. La interpretación de las curvas de descenso se realiza con las formulaciones de Hvorslev, adaptadas a la geometría de la cavidad, que en suelos granulares sueltos de la cuenca del río Loa se calibra con el diámetro real de la perforación. Para macizos rocosos, el equipo Lugeon emplea un packer inflable que sella tramos discretos de cinco metros, aplicando presiones escalonadas que llegan hasta 10 bares para verificar el régimen de flujo: laminar, turbulento o de lavado de fisuras. En las ignimbritas fracturadas que afloran al oriente de la ciudad, a 2,260 metros sobre el nivel del mar, el comportamiento hidráulico suele mostrar dilatancia, un fenómeno que solo se detecta con este procedimiento de escalones de presión ascendentes y descendentes, complementando la información que podría obtenerse de una prospección con calicatas en los niveles superficiales de costra salina.
En el desierto de Atacama, un valor Lugeon mal interpretado puede ser la diferencia entre un drenaje eficiente y la acumulación de soluciones salinas corrosivas bajo la losa de fundación.
Enfoque y alcance
Factores del sitio
En Calama, muchas veces vemos que se subestima el efecto de las sales solubles en los resultados de permeabilidad. El agua de ensayo, si no se acondiciona, puede disolver las costras de cloruros y sulfatos que cementan los granos, generando un incremento artificial de la conductividad hidráulica durante la prueba que no refleja el comportamiento a largo plazo con fluidos de proceso. Esta alteración química es particularmente riesgosa en tranques de relaves y depósitos de lastre, donde una sobreestimación de la capacidad de drenaje del suelo lleva a un diseño deficiente del sistema de manejo de aguas. Otro aspecto crítico es la presencia de bolsones de aire atrapado en la zona no saturada, que en los ensayos Lefranc de carga variable pueden provocar lecturas erráticas del descenso si no se purga correctamente la tubería. La interpretación de los datos requiere que el ingeniero a cargo tenga experiencia local, reconociendo que los valores de k en las gravas de la Formación Calama pueden ser hasta cien veces mayores que los de la matriz fina que las envuelve, un contraste que solo se dimensiona con ensayos puntuales bien ubicados y complementados con una granulometría por tamizado para correlacionar la fracción gruesa con la permeabilidad medida in situ.
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Normas aplicables
NCh1508.Geotecnia – Ensayos de permeabilidad en suelos, NCh 3251 – Standard Test Method for Determining Transmissivity and Storage Coefficient of Low-Permeability Rocks, ISRM Suggested Methods – Lugeon Test for Rock Mass Characterization, NCh 165 – Standard Test Method for Determination of Pore Volume and Pore Volume Distribution of Soil and Rock by Mercury Intrusion Porosimetry (referencia para porosidad)
Servicios relacionados
Ensayo Lefranc en Suelos
Determinación de la conductividad hidráulica puntual en depósitos aluviales y fluviales del Loa. Se ejecuta dentro del sondaje a profundidades definidas, utilizando cavidades de 50 a 100 cm de longitud. Aplicable a suelos granulares finos y arenas limosas con sales, donde se requiere cuantificar la tasa de infiltración para pozos de absorción o sistemas de drenaje subsuperficial.
Ensayo Lugeon en Macizo Rocoso
Evaluación de la permeabilidad secundaria en rocas fracturadas, típicamente ignimbritas y andesitas del entorno de Calama. Se aísla un tramo de 3 a 5 metros con packer simple o doble y se inyecta agua en cinco escalones de presión. El resultado se expresa en unidades Lugeon, clasificando el macizo desde impermeable hasta muy permeable, con identificación del régimen de flujo.
Perfil de Permeabilidad Integrado
Combinación de ensayos Lefranc y Lugeon a lo largo de una misma columna estratigráfica, desde la zona no saturada hasta la roca basal. Se genera un perfil continuo de k y Ul, correlacionado con la descripción geotécnica del sondaje. Este perfil es esencial para modelar el flujo subterráneo en proyectos de depósitos de relaves espesados o lixiviación en pilas.
Parámetros típicos
Preguntas más comunes
¿Qué diferencia práctica hay entre el ensayo Lefranc y el Lugeon para mi proyecto en Calama?
La diferencia principal radica en el medio donde se ejecuta. El ensayo Lefranc está diseñado para suelos no consolidados o muy blandos, como las arenas y gravas aluviales del río Loa, y mide la permeabilidad de la matriz del suelo en un tramo corto. El ensayo Lugeon se aplica en roca fracturada, como las ignimbritas del sector de Chiu Chiu, y evalúa la conductividad del macizo rocoso a través de sus discontinuidades. Si su proyecto involucra fundaciones superficiales o zanjas de drenaje en suelo, necesita Lefranc; si va a excavar un túnel o cimentar en roca, el Lugeon es el indicado.
¿Influye la extrema sequedad del terreno en Calama en los resultados de permeabilidad?
Influye de manera significativa. Los suelos de Calama se encuentran en un estado de humedad muy bajo, lo que genera una succión matricial elevada. Al inyectar agua durante el ensayo Lefranc, el terreno inicialmente la absorbe con mayor avidez hasta que se satura la zona circundante. Por eso es crucial mantener el ensayo hasta que el caudal se estabilice, descartando las lecturas iniciales. De lo contrario, se sobrestimaría la permeabilidad real en condiciones de flujo saturado permanente.
¿Cuánto cuesta un ensayo de permeabilidad Lefranc o Lugeon en Calama?
El costo de un ensayo de permeabilidad en campo tipo Lefranc o Lugeon en la zona de Calama varía según la profundidad, la cantidad de tramos a ensayar y la logística de acceso al terreno. En general, los trabajos se presupuestan en un rango de $339.000 a $575.000 por jornada de ensayo, que incluye el equipo de inyección, los obturadores y al operador especializado, pero no la perforación del sondaje, que suele cotizarse aparte.
¿Qué norma chilena regula estos ensayos y qué parámetros de control exige?
La NCh1508 en su apartado de Geotecnia establece los procedimientos para ensayos de permeabilidad en suelos, incluyendo el método Lefranc. Para roca, se sigue la metodología de la ISRM (International Society for Rock Mechanics) para el ensayo Lugeon. Ambas normativas exigen controlar la presión de inyección, el caudal absorbido y el tiempo de estabilización, además de registrar la geometría de la cavidad de ensayo y la posición del nivel freático, un dato particularmente relevante en Calama por la profundidad a la que suele encontrarse.
¿Se pueden hacer estos ensayos si el nivel freático está muy profundo, como ocurre en gran parte de Calama?
Sí, es una situación típica en la cuenca de Calama y los ensayos están diseñados justamente para la zona no saturada. El ensayo Lefranc se ejecuta inyectando agua en un tramo seco del sondaje, midiendo la capacidad de absorción del suelo. El ensayo Lugeon, por definición, se realiza en roca donde el flujo es por fracturas, independientemente de la posición del nivel freático. La clave está en saturar previamente el tramo de ensayo para obtener resultados representativos del comportamiento a largo plazo.