Introdução: O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos dos protocolos de limpeza com irrigação convencional (CI), escova rotatória em movimento contínuo (RB) e irrigação ultrassônica contínua (CUI), sobre a resistência de união e extensão de penetração do sistema de cimentação com o adesivo condiciona-e-lava (Ambar) e o cimento resinoso convencional (AllCem Core), na dentina do espaço para pino de fibra. Métodos: Os canais radiculares de trinta raízes de dentes bovinos foram tratados endodonticamente e preparados para a colocação de pino de fibra. Os espécimes foram aleatoriamente divididos em 3 grupos, de acordo com o protocolo de limpeza (n=10): (CI), irrigação com água destilada; (RB) escova para limpeza de canais radiculares, em movimento rotatório contínuo ou (CUI), irrigação ultrassônica continua. Após o condicionamento ácido e aplicação do sistema adesivo, o pino de fibra de vidro foi cimentado com o cimento resinoso convencional. Os espécimes permaneceram imersos em água destilada por 6 meses. Em seguida, secções dos terços cervical, médio e apical foram submetidos ao teste de push-out. A penetrabilidade do sistema de cimentação na dentina foi avaliada em microscopia confocal a laser. Resultados: CUI proporcionou a maior e CI a menor penetrabilidade do sistema de cimentação na dentina. (P < 0.05). Os valores de resistência de união foram similares entre RB e CUI (P > 0.05) e maiores que o demonstrado em CI (P < 0.05), independentemente do terço avaliado. Conclusões: Os protocolos com a RB e CUI proporcionam os maiores valores de resistência de união do sistema de cimentação na dentina radicular, apesar da maior penetrabilidade dentinária demonstrada após a irrigação ultrassônica continua.