La posibilidad de supervisar la integridad de los segmentos de túnel mediante la tecnología del Internet de las cosas (IoT) puede suponer un importante avance en materia de seguridad y eficiencia en la ingeniería civil. La idea es sencilla: en lugar de instalar equipos de monitorización una vez excavado el túnel, ¿por qué no preinstalar los sensores y los registradores de datos en el propio revestimiento del túnel, ya desde la fase de fabricación del mismo? Estos temas se han debatido en un seminario web sobre la construcción inteligente de túneles, organizado por Worldsensing con los expertos Sam Buckley, Bastien Hardouin y Juan Pérez Arcas.

A continuación, te presentamos las preguntas más frecuentes y sus respuestas. Para obtener más información, escucha ahora la sesión completa sobre el túnel inteligente.

¿Se ve comprometida la integridad estructural del túnel inteligente al instalar 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 200 por 120 por 57 mm, por lo que los efectos estructurales se limitan a la zona cercana a la caja. En el proyecto Grand Paris, fue el diseñador quien validó si los posibles efectos estructurales sobre el revestimiento del túnel eran aceptables. Y lo eran.

Además, realizamos una evaluación preliminar con la Universidad de Cataluña, tomando como referencia una profundidad de segmento de 350 mm. Los efectos resultaron insignificantes, teniendo en cuenta los casos de carga evaluados. No obstante, recomendamos que, para cada proyecto concreto, se tengan en cuenta estos aspectos y se evalúen específicamente. Es necesario evaluarlo caso por caso. El tamaño no difiere mucho del de una caja de conexiones típica que se utiliza en los métodos tradicionales empleados para la instrumentación de este tipo de segmentos.

¿Cuántas gateways necesito para cubrir todo un proyecto?

Juan Pérez Arcas: Depende del proyecto de túnel inteligente y de las necesidades de monitorización. Recomendamos instalar una gateway en la planta de prefabricación, ya que resulta muy útil durante la instalación de los sensores y el registrador de datos, para asegurarse de que todo funciona correctamente. El gateway se puede instalar allí de forma temporal mientras se colocan los sensores en los segmentos. En las zonas de almacenamiento, a veces puede ser interesante disponer de un gateway, para tener una buena trazabilidad del segmento instrumentado.

El gateway más importante debe instalarse en la tuneladora (TBM), cerca de la cabina, o donde sea posible. Más adelante, y dependiendo de los alcances, si se desea continuar con la monitorización, se puede instalar un gateway adicional en el túnel. El más importante es el gateway de la TBM y, dependiendo del proyecto, tal vez tenga sentido instalar gateways adicionales.

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

Bastien Hardouin: Sí. Los dispositivos están integrados en la superficie de los bloques de hormigón. Al cincelar 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, solo hay que retirar el gel. Nuestro gel es muy habitual en aplicaciones eléctricas y se puede retirar fácilmente a mano o con un cúter.

Se puede realizar cualquier tarea de mantenimiento retirando el gel o accediendo al puerto USB, por ejemplo, para recopilar datos, modificar la configuración [o] la frecuencia de muestreo, aunque esta última también se pueda cambiar por otros medios.

Tenemos un proyecto que comenzará dentro de unos meses. ¿En cuánto tiempo se puede poner en marcha?

Sam Buckley: Disponemos de un pequeño stock para proyectos de túneles inteligentes de menor envergadura, quizá para dar los primeros pasos. Si tiene una gran demanda —cientos, si no miles—, le recomendamos que cuente con un plazo de entrega de dos meses para que podamos preparárselos. Cuanto antes lo sepamos, mejor, así que póngase en contacto con nosotros en las primeras fases y hablemos del tema.

¿Es fácil cambiar las frecuencias de muestreo? ¿Y se puede hacer sin tener que enchufar el teléfono?

Juan Pérez Arcas: La radio que utilizamos es bidireccional, por lo que es posible modificar la frecuencia de muestreo de los nodos. A día de hoy, la frecuencia de adquisición máxima que se puede alcanzar con los dataloggers de cuerda vibrante es de 30 segundos, para todos los canales del datalogger. Para cambiar la frecuencia de muestreo, puede acceder al software CMT, seleccionar el nodo y modificar la frecuencia de muestreo. La frecuencia de muestreo se actualizará en la siguiente transmisión de datos desde el registrador de datos a la gateway.

Esto tiene sentido a la hora de ajustar la frecuencia de muestreo en función de las necesidades de cada tramo del túnel.

¿Qué grosor puede tener una capa de hormigón sobre el nodo antes de que este deje de poder comunicarse con la gateway?

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

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

Juan Pérez Arcas: Probablemente esta pregunta esté más dirigida a los fabricantes de sensores de cuerda vibrante. Estos extensómetros de cuerda vibrante están diseñados para empotrarse en el hormigón. Llevan mucho tiempo instalándose en presas de hormigón y otras estructuras de hormigón, por lo que se trata de una tecnología probada que ofrece una buena estabilidad a largo plazo.

No es necesario recalibrar el sensor y, de hecho, no hay posibilidad de recuperarlo una vez que se ha empotrado en el hormigón. Lo mismo ocurre cuando se instala el sensor en un revestimiento de hormigón o en una presa. Se mantiene la calibración original, pero el sensor no se recalibra.

¿Cuántos sensores se pueden conectar a la vez?

Bastien Hardouin: Se pueden conectar cinco sensores a la vez. Solo hay que quitar la batería, conectar el sensor —es muy fácil— y volver a colocarla con el sensor conectado. El bloque de terminales está enchufado a la placa de circuito impreso, y es fácil desenchufarlo, conectar el sensor y volver a colocarlo.

¿Es necesario reconfigurar el registrador con cada gateway?

Juan Pérez Arcas: En Worldsensing contamos con dos arquitecturas. Por un lado, tenemos la arquitectura CMT Edge, en la que nuestro software se aloja en el gateway. Y, por otro, tenemos la arquitectura CMT Cloud, en la que se encuentra en la nube. La herramienta de gestión de conectividad gestiona la red de radio, recopila los datos y los pone a disposición para su posterior análisis.

CMT Cloud es nuestra arquitectura multipuerta de enlace. No importa a qué gateway se conecte el registrador, ya que todos los gateways transmitirán los datos a la nube. Esta arquitectura es la más adecuada para este tipo de proyectos, pero si por cualquier motivo no es posible conectarse a través de Internet y necesitas utilizar nuestra arquitectura de borde, también es posible. Puedes configurar el mismo ID de red y la misma contraseña de red de radio en varias gateways.

En la próxima versión 2.7 vamos a incluir una nueva función que también resultará útil para este tipo de proyectos. Por lo tanto, la respuesta es que es mejor hacerlo con la arquitectura CMT Cloud, aunque con CMT Edge también es posible conectarse sin pasar por el registrador. El registrador se configura en la planta de fabricación.

¿Es posible sacar los cables de la caja del dispositivo para medirlos directamente sin necesidad de utilizar un elevador?

Bastien Hardouin: Sería posible, pero no será fácil. Para alargar los cables, primero habrá que acceder a ellos. Así que habrá que picar la capa de hormigón, abrir la caja, retirar el gel, desconectar los sensores y realizar otra conexión para alargar los cables. Por lo tanto, es posible, pero complicado.

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