Auscultación de túneles con tecnología de sensores ópticos

Los túneles son un elemento central de nuestras infraestructuras; en las grandes ciudades, en las montañas, bajo el agua... Pero, ¿hasta qué punto son seguros?

Hoy en día, los sistemas de auscultación modernos permiten controlar el estado de los túneles de manera fiable. En este campo, la tecnología de redes de Bragg en fibra óptica tiene mucho que decir.

Las deformaciones mecánicas en un túnel pueden plantear riesgos importantes para la seguridad. Es esencial poder comprobar de forma rápida y fiable la estabilidad de la estructura, sobre todo durante los trabajos de construcción en el propio túnel o en sus alrededores.

A la hora de elegir la tecnología de sensor que se va a utilizar para la auscultación del túnel, es preciso tener en cuenta varios aspectos:

  • ¿La transmisión de la señal requerida por parte de los sensores será fiable durante el tiempo previsto, tanto a corto como a largo plazo, durante varios años?
  • En los túneles normalmente se utilizan cables muy largos. Por lo tanto, la calidad de la señal de medición debe garantizarse incluso a distancias largas.
  • ¿Es posible instalar el sistema de auscultación sin que afecte al tráfico del túnel?
  • Y, naturalmente, la cuestión fundamental: ¿qué magnitudes de medición y modelos de base son adecuados, por ejemplo, para activar una alarma en caso de que surja un problema?

En respuesta a todos estos interrogantes, la tecnología de sensores ópticos, basada en redes de Bragg en fibra, se ha convertido en los últimos años en una valiosa alternativa a los sistemas de auscultación convencionales.

Tecnología de redes de Bragg en fibra: la solución óptima

Los sensores de red de Bragg en fibra miden magnitudes físicas —como la deformación— mediante luz. Además de su extraordinaria estabilidad a largo plazo, esta tecnología ofrece otra gran ventaja: permite transmitir los valores medidos a lo largo de grandes distancias, prácticamente sin pérdida de calidad. Además, una única guía de ondas óptica puede albergar varios sensores de red de Bragg en fibra, reduciendo así al mínimo el esfuerzo necesario para configurar el sistema de auscultación. Esto último es algo esencial, sobre todo cuando se monitorizan túneles que, con frecuencia, tienen varios kilómetros de longitud. 

"SysTunnel" de HBM FiberSensing es un sistema especial que permite a sus usuarios aprovechar al máximo las ventajas de los sensores de red de Bragg en fibra con fines de auscultación de túneles.

Componentes de SysTunnel

SysTunnel utiliza los siguientes componentes:

  1. Sensores de medición de deformación y temperatura, instalados alrededor de la circunferencia de una barra de metal redonda. Estos "anillos de sensores" se pueden instalar en distintas secciones del túnel y se conectan entre sí mediante cables de fibra ópticas.
  2. Interrogadores para el procesamiento de las señales luminosas.
  3. Software para el procesamiento de los datos de medición.

 

 

Diseño típico del sistema SysTunnel
Instalación de los sensores
Sensor óptico de deformación con superficie de soldadura integrada

Método MEMCOT para determinar deformaciones geométricas de manera fiable

SysTunnel utiliza el método MEMCOT para las mediciones y cálculos. MEMCOT es el acrónimo de Extensometric Method for Monitoring Convergences in Tunnels (método extensométrico para la auscultación de convergencias en túneles).

Este método, derivado de la teoría de materiales, supone una verificación continua de los desplazamientos en el túnel. Para ello se miden las deformaciones a lo largo del contorno del túnel, así como su transformación en el tiempo. El modelo matemático permite elaborar modelos de desplazamientos y desviaciones radiales que son esenciales para la auscultación del túnel a partir de las deformaciones axiales que se miden.

Este enfoque ofrece muchas ventajas en la práctica: Dado que MEMCOT mide el movimiento absoluto en cada punto de medición, es posible determinar variaciones geométricas sección por sección. Esto lo distingue de otros métodos de auscultación en los que se asume que el movimiento en el túnel es simétrico (lo cual no siempre es un supuesto correcto). Además, los usuarios de SysTunnel pueden determinar la forma exacta de la deformación, algo que tampoco es posible con los sistemas de auscultación convencionales.

Los sensores...
...se instalan en el túnel.

Sensores de red de Bragg en fibra: ventajas de su uso en túneles

SysTunnel es un sistema idóneo tanto para monitorización a largo plazo como para ciclos de medición más cortos. Se puede utilizar durante la actividad normal, como demuestran los ejemplos del túnel de Rossio en Lisboa y el del metro de São Paulo.

Importante para los usuarios: Una vez instalado, SysTunnel es un sistema de auscultación fiable para un uso continuo. Esto significa que no "solo" adquiere datos de medición a largo plazo de forma fiable, sino que además permite configurar alarmas automáticas para cambios importantes en la geometría del túnel.

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Si desea más información, le recomendamos nuestra nota de aplicación: Sistema de auscultación óptico para la medición de deformaciones y convergencias (PDF).

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