Control de la estabilidad de un acantilado de roca en una ruta de carretera y ferrocarril suiza

Desafío

El ferrocarril transalpino suizo del Gotardo es una parte fundamental de la red ferroviaria que une el norte y el sur de Europa. La línea transporta pasajeros a través del túnel de base del Gotardo, inaugurado en 2016 y que es el túnel ferroviario más largo y profundo del mundo, y transporta más de 10.000 personas y 67.000 toneladas de mercancías al día.

Cerca de la pequeña ciudad de Sisikon, a orillas del lago de Lucerna, la línea ferroviaria y una carretera cercana pasan por debajo de un saliente de 120 metros. El elemento es impresionante y potencialmente peligroso en caso de que las rocas caigan sobre las vías. Como algunos tramos han demostrado ser inestables, era vital asegurar el acantilado y vigilarlo para evitar posibles movimientos.

Solución

La pared de roca se estabilizó con redes aseguradas por pernos de roca. Una parte del acantilado de roca se reforzó con una estructura de soporte de hormigón anclada. Durante los trabajos de estabilización, se perforaron cuatro pozos de sondeo de 20 metros de profundidad para instalar extensómetros de tres puntos. También se instalaron cuatro células de carga de anclaje al suelo en el sistema de monitorización de la pared rocosa. El problema era cómo recoger los datos de estos sensores colocados a lo largo del acantilado de roca. La única forma de tomar lecturas manuales sería enviar a escaladores profesionales de mantenimiento para que lo hicieran; una empresa bastante peligrosa y costosa. La monitorización automática también se podría haber conseguido instalando cables para la transmisión de datos desde los extensómetros y las células de carga hasta un registrador de datos, pero cabe imaginar las dificultades que entraña la instalación de cables y conductos de cables en un acantilado vertical de 120 metros de altura.

Debido a la dificultad de acceso al lugar, el especialista suizo en supervisión de estructuras de ingeniería Huggenberger, que forma parte del líder en instrumentación geotécnica avanzada Sisgeo, optó por instalar una solución de recogida de datos inalámbrica de Worldsensing. Cada extensómetro está equipado con un nodo analógico de cuatro canales y cada célula de carga de anclaje está conectada a un Worldsensing Piconode, un "mini nodo" de un canal. Los nodos envían los datos a una pasarela inalámbrica alimentada por energía solar y situada más allá de la línea de visión en la pared de entrada del túnel.

Toda la red de monitorización y los dispositivos se monitorizan y gestionan a través de CMT Edge, una herramienta de gestión de red local, capaz de mostrar el estado y la salud de todos los dispositivos de la red de Worldsensing y que, a su vez, está conectada al sistema de análisis de Huggenberger-Monitor a través de la API.

BENEFICIOS

La solución de monitorización inalámbrica entró en funcionamiento en octubre de 2021 y transmite datos cada dos horas a un sistema de análisis de Huggenberger-Monitor al que puede acceder la Oficina Federal de Carreteras de Suiza. El uso de la tecnología Worldsensing para la recopilación de datos inalámbricos ofrece muchas ventajas. Por ejemplo, la instalación es más fácil y más rentable sin cables. Además, no existe el riesgo de que los datos de los sensores se pierdan por culpa de los cables dañados, lo que podría ocurrir por desprendimientos de rocas o animales.

El riesgo de sufrir daños por parte de los animales es especialmente grave en esta región, por lo que se utilizaron Piconodes en lugar de nodos de cuatro canales para conectar las células de carga, a pesar de que los sensores estaban a sólo 20 metros de distancia. Aunque la dependencia de la energía solar puede dificultar las comunicaciones en invierno, el uso por parte de Worldsensing de la tecnología de baja potencia, de área amplia (LPWAN) y de largo alcance (LoRa) significa que prácticamente no hay pérdida de datos en otras ocasiones, lo que proporciona la seguridad de que todo va bien en el paso.