Aplicación de sensores de fibra óptica en la reconstrucción de una iglesia destruida por un terremoto

L'Aquila es una antigua ciudad del centro de Italia con un rico patrimonio cultural. Su centro histórico rebosa edificios e iglesias de estilo barroco y renacentista. Cuenta con una población de unos 70.000 habitantes. Sin embargo, la ciudad no saltó a la primera plana mundial por su arquitectura o por el paisaje de los cercanos Apeninos, sino por una catástrofe.

En 2009, un terremoto sacudió la región y destruyó innumerables edificios, sin respetar ni viviendas ni joyas históricas. La iglesia de Santa Maria del Suffragio, del siglo XVIII, se convirtió en el icono de la catástrofe. El dramático hundimiento de su cúpula apareció en los telediarios y quedó grabado en la retina de mucha gente.

Church of Santa Maria del Suffragio 2010 by Ra Boe / Wikipedia
La iglesia de Santa Maria del Suffragio, en 2010. Foto: Ra Boe / Wikipedia // Licencia: CC by-sa 3.0*
 

Reconstrucción y refuerzo

Figura 1. Instrumentación en el alzado del edificio
Figura 2. Instrumentación en la planta del edificio

Han pasado siete años desde entonces. Santa Maria del Suffragio fue uno de los primeros edificios emblemáticos que se restauraron, aunque fuera parcialmente. Para ello, se emplearon soportes temporales, que hicieron posible su apertura provisional un año después de la tragedia. La reconstrucción integral de la iglesia se inició en 2013 y continúa todavía. El terremoto no solo causó el hundimiento de la cúpula, sino que también produjo daños estructurales en el conjunto del edificio.

Ahora, no solo se está reconstruyendo la estructura: también se está reforzando con arreglo a un plan sísmico, para garantizar su seguridad y estabilidad de cara a los años venideros. Las empresas italianas I.A.T. Ingegneria A&T y Earth System, expertas en mediciones para seguimiento geotécnico, medioambiental y estructural, se encargan ahora de realizar pruebas de los refuerzos, con el fin de monitorizar y controlar de forma continua el comportamiento de la estructura. La tecnología de medición óptica de HBM FiberSensing contribuye a monitorizar la deformación y la temperatura de los tirantes pretensados empleados en los refuerzos (ver planos de instalaciones en las figuras 1 y 2).

Medición simultánea de deformación y temperatura

Se han pegado sensores de red de Bragg en fibra óptica (FBG) a los tirantes Dywidag 32WR (Figura 3), con el fin de medir al mismo tiempo la deformación y la temperatura. En el sistema de fijación de cada tirante hay dos sensores FBG: uno para medir la deformación y otro de compensación térmica. Una vez calibrados, los sensores de compensación térmica proporcionan valores absolutos de temperatura. Para facilitar las cosas a pie de obra, las matrices de fibra óptica con los sensores se diseñaron de modo que se pudieran preinstalar en la planta de HBM FiberSensing, y después se transportaron hasta su emplazamiento final.

Por otro lado, el empleo de distribuidores ópticos simplifica la instalación sobre el terreno y optimiza la capacidad del interrogador. Estas matrices de sensores FBG son terminales (es decir, solo están conectadas por uno de los lados); los distribuidores ópticos se emplean para combinar las señales de varias matrices FBG en un solo canal óptico. Los distribuidores utilizados en este caso permiten una multiplexación de 1x4 o 1x8 (ver el ejemplo de la Figura 4).

Figura 3. Diagrama de un tirante con instrumentación (posiciones ST)
Figura 4. Distribuidor óptico 1x4
Acoplamiento para tirante Dywidag 32WR
Instalación de los sensores FBG
Sensor terminado
Embalaje de los sensores

Acceso remoto a los datos

Figura 5 – Interfaz de software Industrial BraggMONITOR
Interrogador estático Industrial BraggMETER (para montaje en rack)

El interrogador BraggMETER adquiere las señales de todos los canales ópticos simultáneamente, a razón de una muestra por segundo (1 S/s). El equipo utilizado se monta en un rack de 19" y dispone de 8 canales ópticos. Los interrogadores FS22 Industrial BraggMETER pueden conectarse a un PC estándar mediante un cable Ethernet. Se controlan por medio del software BraggMONITOR de HBM FiberSensing (Figura 5), mediante comandos SCPI o a través de catman®.

El interrogador estático puede funcionar como equipo autónomo y almacenar los datos internamente; estas prestaciones resultan de gran utilidad en esta aplicación. En este caso, el interrogador se conectó a un router 3G, para no tener que disponer de un ordenador a pie de obra. El técnico puede acceder con un portátil de forma remota, desde la comodidad de su oficina.


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*Photo: Ra Boe / Wikipedia // Licence: CC by-sa 3.0