Revestimientos inteligentes para túneles: Todo lo que debe saber

La posibilidad de controlar la integridad de los segmentos de un túnel mediante la tecnología IoT promete importantes mejoras de seguridad y eficiencia en la ingeniería civil. La idea es sencilla: en lugar de instalar equipos de control una vez excavado el túnel, ¿por qué no preinstalar los sensores y registradores de datos en el propio revestimiento desde la fase de producción del revestimiento? Dada la importancia de esta innovación, no es de extrañar que un seminario web sobre el concepto de túnel inteligente, organizado por Worldsensing en noviembre, fuera animado y contara con una nutrida asistencia. Los expertos de Worldsensing Sam Buckley, Bastien Hardouin y Juan Pérez Arcas respondieron a las preguntas de los asistentes.

Aquí están las principales preguntas y sus respuestas. Para más información, escucha ahora toda la sesión del túnel inteligente.

Preguntas

¿Se ve comprometida la integridad estructural del túnel inteligente al empotrar estos dispositivos?

¿Cuántas pasarelas necesito para cubrir todo un proyecto?

¿Se puede realizar algún tipo de mantenimiento en los dispositivos si están empotrados en hormigón?

Tenemos un proyecto que empezará dentro de unos meses. ¿Con qué rapidez puede implantarse?

¿Con qué facilidad podemos cambiar las frecuencias de muestreo? ¿Y podemos hacerlo sin tener que enchufar el teléfono?

¿Qué grosor puede tener una capa de hormigón sobre el nodo para que éste no pueda comunicarse con la pasarela?

¿Cuántos sensores se pueden conectar al mismo tiempo?

¿Es necesario volver a configurar el registrador con cada pasarela?

¿Es posible extender los cables fuera de la caja del aparato para medirlos directamente sin utilizar un elevador?

¿Se ve comprometida la integridad estructural del túnel inteligente al empotrar estos dispositivos?

Juan Pérez Arcas: Las dimensiones de la caja son bastante reducidas si se comparan con las de un segmento de túnel inteligente. Las dimensiones son de 200 por 120 por 57 mm, por lo que los efectos estructurales se limitan a la zona próxima a la caja. En el proyecto Grand Paris, fue el diseñador quien validó si los posibles efectos estructurales en el revestimiento del túnel eran aceptables. Éstos eran.

Además, hicimos una evaluación preliminar con la Universidad de Cataluña, considerando una profundidad de segmento de 350 mm. Los efectos fueron insignificantes, considerando los casos de carga que se evaluaron. Sin embargo, recomendamos que para cada proyecto en particular se consideren estos puntos y se evalúen específicamente. Debe evaluarse caso por caso. El tamaño no es muy diferente de una caja de conexiones típica que se utiliza en los métodos tradicionales utilizados para instrumentar este tipo de segmentos.

¿Cuántas pasarelas necesito para cubrir todo un proyecto?

Juan Pérez Arcas: Depende del proyecto de túnel inteligente y de las necesidades de monitorización. Recomendamos tener una pasarela en la planta de fabricación de prefabricados porque es muy útil durante la instalación de los sensores y el registrador de datos, para asegurarse de que todo funciona bien. La pasarela puede instalarse temporalmente allí durante la instalación de los sensores en los segmentos. En las zonas de almacenamiento a veces puede ser interesante tener una pasarela, para tener una buena trazabilidad del segmento instrumentado.

La pasarela más importante debe instalarse en la tuneladora, cerca de la cabina, o donde sea posible. Más adelante, y en función de las gamas, si se quiere seguir monitorizando se puede instalar una pasarela adicional en el túnel. La más importante es la de la tuneladora y, en función del proyecto, puede tener sentido instalar otras.

¿Se puede realizar el mantenimiento de los dispositivos si están empotrados en hormigón?

Bastien Hardouin: Sí. Los dispositivos están empotrados en la superficie de los bloques de hormigón. Si se cincela la capa de hormigón, se puede acceder a la tapa de la caja y al registrador de datos. Si hay que cambiar la batería, por ejemplo, basta con retirar el gel. Nuestro gel es muy común en aplicaciones eléctricas y puede retirarse fácilmente a mano o con un cúter.

Por ejemplo, para recopilar datos, cambiar la configuración [o] la frecuencia de muestreo, aunque sea posible cambiar la frecuencia de muestreo por otros medios.

Tenemos un proyecto que empezará dentro de unos meses. ¿Con qué rapidez puede implantarse?

Sam Buckley: Tenemos un pequeño nivel de existencias para pequeños proyectos de túneles inteligentes, tal vez para empezar. Si tiene una necesidad importante -cientos, si no miles-, le sugerimos un plazo de dos meses para tenerlos listos. Cuanto antes lo sepamos, mejor, así que póngase en contacto con nosotros en las primeras fases y hablemos.

¿Con qué facilidad podemos cambiar las frecuencias de muestreo? ¿Y podemos hacerlo sin tener que enchufar el teléfono?

Juan Pérez Arcas: La radio que utilizamos es una radio bidireccional, por lo que es posible cambiar la frecuencia de muestreo de los nodos. A día de hoy, la frecuencia de adquisición más alta que es factible para los registradores de datos de cuerda vibrante es cada 30 segundos, para todos los canales del registrador de datos. Para cambiar la frecuencia de muestreo, puede ir al software CMT, seleccionar el nodo y cambiar la frecuencia de muestreo. La frecuencia de muestreo se actualizará en la siguiente transmisión de datos del registrador de datos a la pasarela.

Esto tiene sentido para ajustar la frecuencia de muestreo en función de las necesidades de cada uno de los tramos del túnel.

¿Qué grosor puede tener una capa de hormigón sobre el nodo para que éste no pueda comunicarse con la pasarela?

Bastien Hardouin: Recomendamos instalar la cuerda vibrante presionada contra el molde utilizado para fabricar los segmentos de hormigón. La capa de hormigón sobre la cuerda vibrante debe ser lo más fina posible. La cuerda vibrante se presiona contra el molde y se vierte el hormigón encima.

¿Cómo se calibra el sensor tras la instalación y el montaje de los segmentos?

Juan Pérez Arcas: Probablemente esta pregunta va más dirigida a los fabricantes de sensores de cuerda vibrante. Estas galgas extensométricas de cuerda vibrante están diseñadas para empotrarse en hormigón. Se han instalado durante mucho tiempo en presas y otras estructuras de hormigón, por lo que se trata de una tecnología probada con una buena estabilidad durante largos periodos de tiempo.

No es necesario recalibrar el sensor y, de hecho, no hay posibilidad de recuperar el sensor una vez empotrado en el hormigón. Lo mismo ocurrirá cuando instale el sensor en un revestimiento de hormigón o en una presa. Usted dispone de la calibración original, pero el sensor no está recalibrado.

¿Cuántos sensores se pueden conectar al mismo tiempo?

Bastien Hardouin: Es posible conectar cinco sensores al mismo tiempo. Sólo tienes que quitar la batería, conectar el sensor -es fácil- y volver a ponerlo con la batería puesta. El bloque de terminales está conectado a la placa de circuito impreso, y es fácil desenchufarlo, conectar el sensor y volver a colocarlo.

¿Es necesario volver a configurar el registrador con cada pasarela?

Juan Pérez Arcas: En Worldsensing tenemos dos arquitecturas. Tenemos la arquitectura CMT Edge, donde nuestro software está alojado en la pasarela. Y tenemos una arquitectura CMT Cloud, donde está en la nube. La herramienta de gestión de la con ectividad gestiona la red de radio, recopila los datos y hace accesibles todos estos datos para su posterior análisis.

CMT Cloud es nuestra arquitectura multipuerta. La conexión del logger a una de las pasarelas no importa, porque todas las pasarelas estarán transmitiendo los datos a la nube. Esta arquitectura es la mejor para este tipo de proyectos, pero si por alguna razón no es posible conectarse a través de Internet y necesitas utilizar nuestra arquitectura edge también es posible. Puede configurar el mismo ID de red y contraseña de red de radio en varias pasarelas.

Vamos a incluir una nueva característica en la próxima versión 2.7 que también será útil para este tipo de proyectos. Así que la respuesta es que es mejor hacerlo con la arquitectura CMT Cloud pero con CMT Edge también es posible conectarse sin acceder a través del logger. El logger se configura en la planta de fabricación.

¿Es posible extender los cables fuera de la caja del aparato para medirlos directamente sin utilizar un elevador?

Bastien Hardouin: Sería posible, pero no será fácil. Para extender los cables, primero hay que acceder a ellos. Así que habrá que cincelar la capa de hormigón, abrir la caja, retirar el gel, desconectar los sensores y hacer otra conexión para extender los cables. Así que es posible, pero complicado.

Juan Pérez Arcas: Sería mejor utilizar los data loggers inalámbricos para la monitorización de estos sensores.