Metro de Hamburgo: monitorización de salud estructural Metro de Hamburgo: monitorización de salud estructural | HBM

HBM proporciona a GRASSL resultados de medida fiables para monitorizar infraestructuras

Cada día, las infraestructuras de transporte se ven expuestas a cargas inmensas y a factores internos y externos que pueden causar fatiga de los materiales. Para evitar que lleguen a producirse daños importantes y para detectar los puntos débiles de forma temprana, es preciso comprobar las estructuras con regularidad. Esta es una labor de expertos, como los de la consultoría de ingeniería GRASSL.

Su trabajo consiste en hacer cálculos empleando modelos para identificar posibles puntos débiles. Pero, en algunos casos, los ingenieros recomiendan evaluar los resultados de sus cálculos con medidas de larga duración en las estructuras afectadas, en condiciones reales. Esta monitorización permite ofrecer opciones adicionales al cliente y, en muchos casos, repercute positivamente en las finanzas del sector público.

GRASSL ha encontrado en HBM a un socio que le ofrece un paquete completo de soluciones de medida de altas prestaciones para monitorizar infraestructuras. La colaboración entre la consultoría de ingeniería GRASSL y HBM Service & Support ya ha dado como fruto dos sistemas de monitorización que proporcionan resultados de medida fiables.

Problema

Buena parte de la infraestructura alemana de transporte está anticuada y necesita renovarse. Incluso a veces es preciso sustituir algunas estructuras por motivos de seguridad. Para ello se requiere un control regular de una infraestructura de transporte envejecida.

Solución

HBM Service & Support suministra soluciones de medida llave en mano para monitorizar infraestructuras con la máxima eficiencia. La consultoría de ingeniería GRASSL ha elegido el paquete completo de tecnología de medición de HBM, junto con distintos servicios asociados.

Resultados

Gracias a las soluciones individuales de medición de HBM Service & Support, GRASSL ha podido obtener medidas de larga duración fiables en estructuras de interés cultural, como los viaductos de Graskeller y Mönkedammfleet del operador de metro Hamburger Hochbahn AG. A partir de estos resultados, los ingenieros de esta consultoría pueden hacer recomendaciones bien informadas sobre el uso futuro de estas estructuras.

Lo que de verdad importa en la monitorización de infraestructuras

Gran parte de la actual infraestructura alemana de transporte se construyó entre los años sesenta y los ochenta, aunque numerosas rutas de transporte, sobre todo ferroviarias, son mucho más antiguas. El volumen de tráfico también ha crecido de manera notable. Por todo ello, estas estructuras envejecidas deben examinarse con atención para detectar de forma temprana cualquier posible defecto.

Lo primero que hace la consultoría de ingeniería GRASSL es realizar cálculos empleando modelos. Para ello, se basa en la normativa legal y en las especificaciones de seguridad de la reglamentación aplicable. A la vista de los resultados de esos cálculos, emite dictámenes sobre la capacidad de carga de una estructura, la vida útil remanente —teórica—, las mejoras necesarias o la necesidad de sustituir una estructura antigua por otra nueva.

Medidas de larga duración para validar los modelos de cálculo

Aunque nos podamos fiar de las previsiones sobre la vida útil de una estructura y las evaluaciones de riesgo basadas en cálculos con modelos, hay casos en los que GRASSL recomienda a los ingenieros civiles obtener medidas de larga duración y en condiciones reales de determinadas estructuras, a partir de los resultados de los modelos cálculo.

Con frecuencia, estos ensayos realistas revelan que a un puente todavía le queda una vida útil más larga de lo que había previsto el modelo. O que, aunque un modelo diga que es necesario sustituir una estructura, en realidad no hace falta y es posible utilizarla durante más tiempo si se le hacen determinadas mejoras. Como consecuencia, los clientes obtienen ahorros de costes importantes y, en muchos casos, se evitan molestias de tráfico.

Con el fin de recalcular el estado de las superestructuras de acero de los viaductos de Graskeller y Mönkedammfleet, en el metro de superficie de Hamburgo, un equipo de GRASSL se encarga de realizar medidas a largo plazo para su cliente, el operador Hamburger Hochbahn. HBM Service & Support proporciona soporte a los ingenieros de GRASSL, a través de una solución de monitorización personalizada y de servicios asociados.

Un futuro más seguro para los viaductos protegidos de Graskeller y Mönkedammfleet

Galga extensométrica lineal en un elemento portante
Instalación de galgas extensométricas en elementos de la estructura de apoyo

GRASSL está haciendo pruebas de los viaductos de Graskeller y Mönkedammfleet, que se construyeron en 1911 por encargo de la empresa Hamburger Hochbahn AG. Este sector del metro de Hamburgo goza de protección cultural y empezará a restaurarse en 2021. Las medidas de larga duración en la estructura realizadas por GRASSL y HBM aportan información acerca de las intervenciones necesarias.

Uno de los desafíos radica en que las superestructuras de los viaductos que se están monitorizando están formadas por componentes con diferentes secciones transversales, que en su día no se soldaron sino que se remacharon. Eso hace que resulte extraordinariamente complejo determinar sus tensiones mecánicas de manera realista mediante cálculos teóricos.

GRASSL determinó cuidadosamente los puntos de medida necesarios para medir las tensiones reales a las que están sometidos los viaductos. A la vista de estos datos, los expertos en monitorización de salud estructural de HBM seleccionaron los componentes de medida más idóneos.

Mejoras “a la carta” a partir de datos de medida fiables

En tal solo cuatro semanas, el equipo de HBM instaló un total de 69 galgas extensométricas lineales en dos secciones de medida, además de una roseta de galgas extensométricas y cuatro sondas Pt100 en otros tantos puntos de medida, con la finalidad de corregir errores inducidos por la temperatura en las deformaciones registradas. GRASSL especificó los puntos de medida de forma que pudiera registrarse y evaluarse cualquier cambio significativo en las variables medidas causado por las condiciones normales de funcionamiento. A partir de ahí, los datos pueden utilizarse para identificar otros daños o cambios estructurales en el sistema portante.

El último paso consistió en conectar los sensores a un armario de control por cada sección, utilizando 1000 metros de cable de medición. Para garantizar la precisión y la fiabilidad de la adquisición de datos, se utilizan dos amplificadores de puentes de galgas extensométricas Quantum X MX1615B y tres robustos amplificadores de medida SomatXR MX1615B-R. Todos los datos medidos se registran permanentemente con el software de adquisición de datos catman AP de HBM y se almacenan en un ordenador central. Además, se lleva a cabo un procesamiento estadístico in situ de los datos en bruto.

Los datos agregados más importantes como, por ejemplo, los datos Rainflow, se transfieren automáticamente a la consultoría a través de una conexión de datos móvil LTE, para analizarlos. Esta conexión también permite acceder de forma remota en cualquier momento para verificar el estado del sistema de medida y para analizar en directo los datos medidos.

A pesar de lo ajustado de los plazos, las medidas de prueba con cargas y posiciones definidas en los viaductos de Mönkedammfleet y Graskeller pudieron llevarse a cabo según la planificación. A partir de ahí, se iniciaron las mediciones de larga duración, para medir las cargas reales en los puntos relevantes.

Cuando se complete la monitorización de estas estructuras —será a principios de 2021—, los expertos de la consultoría de ingeniería GRASSL elaborarán sus previsiones, basándose en las deformaciones medidas en el acero en las condiciones de carga del tráfico real. Los resultados de GRASSL permitirán reparar estos dos enclaves protegidos para que duren muchos años más.

Conexión de los sensores a los amplificadores de medida empleando cables de medida
Registro de datos medidos con el software de adquisición de datos catman AP

Todo lo que aporta la experiencia y los conocimientos de HBM Service & Support

En este proyecto de medidas de larga duración en los dos viaductos de Hamburger Hochbahn, los ingenieros de proyecto de HBM a cargo del desarrollo de soluciones a medida de ingeniería civil cumplieron plenamente las expectativas de la consultoría GRASSL. No solo aportaron una solución llave en mano para monitorizar estas infraestructuras y la instalaron sobre el terreno con absoluta profesionalidad, sino que ofrecieron su experiencia, recursos de personal y una persona de contacto competente de HBM disponible en todo momento: algo esencial si tenemos en cuenta que los plazos eran muy ajustados.

Sobre la consultoría de ingeniería GRASSL

GRASSL lleva más de setenta años trabajando en el campo de la ingeniería. Los servicios de inspección y evaluación de estructuras que ofrece esta consultoría y sus ingenieros de pruebas certificados tienen una importante demanda internacional. En la actualidad, GRASSL tiene un equipo humano de 200 personas, repartidas entre ocho centros.