1. INTEGRACIÓN DE LA MONITORIZACIÓN DE VIADUCTOS
FERROVIARIOS EN EL SISTEMA DE GESTIÓN Y MANTENIMIENTO
DE INFRAESTRUCTURAS
“VIADINTEGRA”
ACTIVIDAD A3: “INSTRUMENTA”
INSTRUMENTA
DESARROLLO E IMPLEMENTACIÓN DE LA INSTRUMENTACIÓN EN
VIADUCTOS FERROVIARIOS.
Justo Carretero Pérez. Jefe de la División de Instrumentación y ensayos
Dirección Arquitectura, Estructuras e Instrumentación
Dirección de Area de Medio Ambiente, Consultoría Intermodal y Especialidades
2. ingeniería y consultoría de transporte
transport engineering and consultancy
VIADINTEGRA. Grupo investigador
Instrumento: Subprograma INNPACTO 2010, Ministerio de Ciencia e Innovación
Presupuesto: 5.900.000 €
Periodo de realización: 2010 - 2013
INTEGRACIÓN DE LA MONITORIZACIÓN
DE VIADUCTOS FERROVIARIOS EN EL SISTEMA
DE GESTIÓN Y MANTENIMIENTO DE INFRAESTRUCTURAS
Ó
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3. ingeniería y consultoría de transporte
transport engineering and consultancy
VIADINTEGRA. Objetivos.
OBJETIVOS.
• Dotar a una serie de viaductos ferroviarios de un sistema de “inteligencia” basado
en la monitorización de su comportamiento estructural en servicio.
• A li
Analizar d manera continua y dil t d en el ti
de ti dilatada l tiempo el comportamiento estructural
l t i t t t l
de dichos viaductos.
PROBLEMA.
PROBLEMA
• Conocer el comportamiento real de las estructuras.
• Comprobar si las cargas de diseño son las apropiadas con respecto a las
solicitaciones.
• Conocer la evolución en el tiempo de las características resistentes estáticas y/o
dinámicas.
SOLUCIÓN.
• MONITORIZACIÓN
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VIADINTEGRA. Actividades.
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VIADINTEGRA. Actividad A3 “INSTRUMENTA”.
PRIMERA FASE. Análisis previos.
• Tarea 3.1. Inspección inicial de las estructuras.
• Tarea 3.2. Panorama de la normativa de inspección y mantenimiento de puentes.
SEGUNDA FASE I t
FASE. Instrumentación y t
t ió transmisión d d t
i ió de datos.
• Tarea 3.3. Instrumentación de los viaductos.
o Definir instrumentación y puntos de medida
o Adquisición de sensores y equipos de medida
o Instrumentación de los viaductos
• Tarea 3.4. Alimentación del sistema de medida y demás sistemas.
• Tarea 3 5 Sistema de comunicación local y remota
3.5. remota.
• Tarea 3.6. Soporte al ADIF en análisis, definición, prospección y adquisición del
puesto de control centralizado.
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VIADINTEGRA. Actividad A3 “INSTRUMENTA”. Primera Fase.
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VIADINTEGRA. Definición Monitorización.
“PREGUNTAS IMPRESCINDIBLES PARA LA MONITORIZACIÓN”:
- DURACIÓN DE LA MONITORIZACIÓN (BÁSICA)
- DONDE Y QUE MEDIR (CEROS) ??
- CON QUÉ FRECUENCIA (AMBIGUA) ??
- QUÈ QUEREMOS GUARDAR (VOLUMEN DATOS) ??
- COMO QUEREMOS VER LOS RESULTADOS ??
LA RESPUESTA A TODO ELLO NOS FIJA EL COMO:
-TIPO DE SENSOR Y CONEXIONADO, TIPO DE REGISTRO Y SOTWARE DE
CONTROL, TOPOLOGÍA DE RED LOCAL Y SITEMA DE COMUNICACIONES,
Í
ETC...
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VIADINTEGRA. Definición Monitorización. (cont.)
LA MONITORIZACIÓN IMPLICA DISPONER, EN LOS PUNTOS ELEGIDOS, DE
CAPTADORES O TRANSDUCTORES ELECTRÓNICOS DE SEÑALES QUE,
MEDIANTE EL EQUIPAMIENTO ADECUADO, TRANSFORMEN LAS MAGNITUDES
FÍSICAS QUE SE TRATAN, EN SEÑALES ELÉCTRICAS QUE SE ACONDICIONAN Y
ALMACENAN DE FORMA AUTOMÁTICA.
UNA VEZ REALIZADA LA INSTRUMENTACIÓN, LAS SEÑALES SON DIGITALIZADAS
Y ALMACENADAS EN UN ORDENADOR CENTRAL DONDE MEDIANTE EL
CENTRAL,
SOFTWARE CORRESPONDIENTE SON PRETRATADAS Y CONTROLADAS.
FINALMENTE QUEDA LA ETAPA DE ENVÍO DE ESTOS DATOS HASTA EL GABINETE,
MEDIANTE EL SISTEMA DE COMUNICACIONES IDÓNEO (TELÉFONO, FIBRA,
SATÉLITE).
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VIADINTEGRA. Definición Monitorización (cont.)
MONITORIZACIÓN
Estudio
Preliminar
P li i Inspección
Proyecto de
inicial
MONITORIZACIÓN
ANÁLISIS DE
Á
DATOS
Instrumentación Calibración y
REGISTRO Y
pruebas de
TRANSMISIÓN DE
funcionamiento
DATOS
RESULTADOS
Y
CONCLUSIONES
EMISIÓN DE BASE DE DATOS Y
INFORMES PRESENTACIÓN WEB
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VIADINTEGRA. Red distribuida de sensores.
·3G/GSMR
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VIADINTEGRA. Viaductos instrumentados.
VIADUCTO DE VILLANUEVA DEL JALÓN.
Línea de Alta Velocidad Madrid- Barcelona. P.K. 239 + 429.
Tramo. Calatayud – Ricla.
Puente de tablero continuo de
hormigón pretensado con sección
en cajón, y pilas de hormigón.
Tiene una longitud total de 250 m,
repartidos en seis vanos, dos de
ellos de 35 m y los cuatro vanos
centrales con una longitud de 45 m
cada uno.
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VIADINTEGRA. Viaductos instrumentados.
VIADUCTO SOBRE EL RÍO GUADALQUIVIR.
Línea Alcázar de San Juan - Sevilla. P.K. 523 + 467.
Vía - 1.
El puente consta de cinco tramos con una longitud total de 254,400 m. Tiene dos vigas
principales continuas, con una luz teórica de 50,760 m en cada tramo; son celosías
Linville de 18 módulos por tramo, con un canto en estribos de 6,28 m.
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VIADINTEGRA. Magnitudes a medir y periodicidad.
DESPUES DEL ANÁLISIS DETALLADO DE CADA VIADUCTO, Y LA IMPRESCINDIBLE VISITA
PREVIA, PARA ESTUDIO DE POSIBILIDADES DE INSTRUMENTACIÓN (MEDIOS AUXILIARES:
ACCESOS, GRÚAS, ALPINISTAS), SE ESTUDIAN CUALES SON LAS MAGNITUDES
CARACTERÍSTICAS A MEDIR EN CANTIDAD CALIDAD Y PERIODICIDAD SE ESTUDIA EL
MEDIR, CANTIDAD, PERIODICIDAD.
MÉTODO DE CONEXIÓN ENTRE EQUIPOS (RED LOCAL) Y EL SISTEMA DE
COMUNICACIONES PARA TRANSMISIÓN DE DATOS (RED EXTERNA). TODO ELLO SE
( )
DETALLA CON LA EMISIÓN DEL PROYECTO DE INSTRUMENTACIÓN.
CADA MAGNITUD DEBE SER DEFINIDA PERFECTAMENTE EN CUANTO A SU LOCALIZACIÓN,
RANGO DE MEDIDA, PRECISIÓN Y FRECUENCIA DE INTERÉS. DE ELLO DEPENDE
DIRECTAMENTE LA SELECCCIÓN DEL SENSOR CON SU RESPUESTA EN FRECUENCIA Y LA
FRECUENCIA,
PROPIA FRECUENCIA DE ADQUISICIÓN DE DATOS.
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VIADINTEGRA. Magnitudes a medir y periodicidad. (cont.)
LA RESPUESTA EN FRECUENCIA PUEDE LLEGAR A SER TAN IMPORTANTE COMO EL RANGO
Y PRECISIÓN JUNTOS, YA QUE SI NO ES SUFICIENTE, NO SE MEDIRÁ (SENSOR SORDO).
PARA VIADUCTOS FERROVIARIOS YA CONSTRUIDOS LAS MAGNITUDES PRINCIPALES A
FERROVIARIOS, CONSTRUIDOS,
MEDIR, SON LAS SIGUIENTES:
MOVIMIENTOS EN CIMENTACIÓN Y CABEZAS DE PILA.
MEDICIÓN DE GIROS (INCLINACIONES VERTICALES) RESPECTO A LOS DOS EJES
PERPENDICULARES DEL PLANO HORIZONTAL. POR INTEGRACIÓN DE LOS GIROS SE
PUEDEN OBTENER LOS DESPLAZAMIENTOS. PERMITEN EL REGISTRO A LARGO TIEMPO Y
AL PASO DE CIRCULACIONES
CIRCULACIONES.
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VIADINTEGRA. Magnitudes a medir y periodicidad. (cont.)
MOVIMIENTOS RELATIVOS PILA / ESTRIBO – TABLERO.
MEDICIÓN DE DESPLAZAMIENTOS RELATIVOS DIRECTOS ENTRE EL TABLERO Y LAS
CABEZAS DE PILA O ESTRIBOS.
MEDICIÓN DE DESPLAZAMIENTOS ENTRE JUNTAS DE TABLEROS Y ENTRE LAS DE
TABLEROS,
TABLERO Y ESTRIBO.
JUNTO CON LAS MEDIDAS ANTERIORES NOS PERMITEN UN BUEN CONTROL SOBRE LOS
MOVIMIENTOS GLOBALES DE LA ESTRUCTURA. Y SE PUEDE HACER SIN PROBLEMA UN
REGISTRO DINÁMICO CONTÍNUO DISCRETO.
ACELERACIONES DEBIDAS A FUERZA CENTRÍFUGA Y FRENADO.
ACELERACIONES VERTICALES. SON LAS MEDIDAS DINÁMICAS POR EXCELENCIA.
PERMITEN REALIZAR UN ESTUDIO ESPECTRAL DE LA VIBRACIÓN ORIGINADA POR LOS
TRENES. PERMITEN OBTENER FRECUENCIAS PRINCIPALES, VALORES ABSOLUTOS DE
ACELERACIÓN, Y VALORES DE AMORTIGUAMIENTO.
,
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VIADINTEGRA. Magnitudes a medir y periodicidad. (cont.)
MICRODEFORMACIONES (TENSIONES) EN EL TABLERO.
SE DISPONEN GALGAS EXTENSIOMÉTRICAS PRINCIPALMENTE PARA REGISTROS
DINÁMICOS.
MEDIDAS DE TEMPERATURA EN TABLERO O PILAS
PILAS.
SE DISPONEN EN PUNTOS DISTRIBUIDOS, ESTUDIANDO LAS DIFERENCIAS EXISTENTES
ENTRE LAS DISTINTAS SUPERFICIES Y EXPOSICIONES .
MEDIDAS GLOBALES DE TEMPERATURA, HUMEDAD, PRESIÓN Y VELOCIDAD DE
VIENTO.
A NIVEL DEL TABLERO EN UN SISTEMA DE REGISTRO SEPARADO.
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VIADINTEGRA. Magnitudes a medir y periodicidad. (cont.)
LA PERIODICIDAD ES UN DATO MUY IMPORTANTE DADO EL GRAN VOLÚMEN DE DATOS
GENERADO. GENERALMENTE SE DISTINGUEN TRES FORMAS DE ADQUISICIÓN Y
REGISTRO DE DATOS:
REGISTRO CONTÍNUO ESTÁTICO (1 DAT/S REGISTRO CADA 10 MIN DATOS
DAT/S,
ESTADÍSTICOS)
CUASIDINÁMICO O DINÁMICO CONTÍNUO DISCRETO. SE MIDE EN DINÁMICO (HASTA
(
500 DAT/S), SE FIJA UN PERIODO PARA EL ANÁLISIS ESTADÍSTICO (EJ. CADA MINUTO),
Y SE REGISTRA EN PERIODOS LARGOS (FICHEROS DESDE UNA HORA HASTA UN DÍA).
DINÁMICO DISCRETO. SE REGISTRAN TODOS LOS DATOS, A LA MÁXIMA VELOCIDAD
DE MUESTREO, ANTE UNA ORDEN O EVENTO (UN FICHERO DE POCOS SEGUNDOS).
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VIADINTEGRA. Instrumentación Viaducto Villanueva del Jalón.
Instrumentación Tradicional Instrumentación Fibra Óptica
Orden Sensor Número Orden Sensor Número
1 Galga extensometrica 24 1 Extensómetro 12
2 Traductor de desplazamiento 11 2 Acelerómetro 4
3 Acelerómetro 28 Total Sensores 16
4 Clinómetro 20
5 Temperatura 9
Total Sensores 92
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VIADINTEGRA. Instrumentación Viaducto Villanueva del Jalón. (cont.)
ESQUEMA DE INSTRUMENTACIÓN. (Parte I)
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VIADINTEGRA. Instrumentación Viaducto Villanueva del Jalón. (cont.)
ESQUEMA DE INSTRUMENTACIÓN. (Parte II)
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VIADINTEGRA. Instrumentación Viaducto Villanueva del Jalón. (cont.)
Detalle secciones instrumentadas.
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VIADINTEGRA. Instrumentación Viaducto Villanueva del Jalón. (cont.)
IMÁGENES INSTRUMENTACIÓN REALIZADA
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23. ingeniería y consultoría de transporte
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VIADINTEGRA. Instrumentación Viaducto Villanueva del Jalón. (cont.)
IMÁGENES INSTRUMENTACIÓN REALIZADA
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VIADINTEGRA. Instrumentación Viaducto sobre el Guadalquivir.
Instrumentación Tradicional
Orden Sensor Número
1 Galga extensometrica 20
2 Traductor de desplazamiento 12
3 Acelerómetro 6
4 Clinómetro 16
5 Temperatura 2
Total Sensores 56
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VIADINTEGRA. Instrumentación Viaducto sobre el Guadalquivir.
ESQUEMA DE INSTRUMENTACIÓN. (Parte I)
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VIADINTEGRA. Instrumentación Viaducto sobre el Guadalquivir.
ESQUEMA DE INSTRUMENTACIÓN. (Parte II)
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VIADINTEGRA. Valores registrados.
Registro Aceleraciones.
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VIADINTEGRA. Valores registrados.
Registro Giros.
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VIADINTEGRA. Ejemplo de tratamiento de datos.
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transport engineering and consultancy
VIADINTEGRA. Ejemplo de tratamiento de datos.
División de Instrumentación y Ensayos 31
32. ingeniería y consultoría de transporte
transport engineering and consultancy
VIADINTEGRA. Seguimiento web.
Seguimiento web de las variables controladas.
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VIADINTEGRA. Seguimiento web.
Seguimiento web de las variables controladas.
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34. ingeniería y consultoría de transporte
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VIADINTEGRA. FIN DE LA PRESENTACIÓN.
Ó
GRACIAS POR SU
ATENCIÓN
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