Instrumentación y monitorización de estructuras
Introducción
La Guía sobre instrumentación y monitorización de estructuras surge fruto del esfuerzo de un grupo de profesionales de la ingeniería, constituidos en el grupo de trabajo de instrumentación y monitorización de estructuras, impulsado por ARPHO, cuyo principal objetivo ha sido el de desarrollar este documento, con el fin de dar una visión general de la instrumentación y monitorización de estructuras y de su aplicación, en particular a las estructuras de hormigón.
En este sentido, el objetivo de esta guía es proporcionar información, desde una perspectiva general, sobre los sistemas de instrumentación existentes actualmente que hacen posible la monitorización estructural, la cual va destinada a la detección de comportamientos anómalos, patologías y/o vicios ocultos, así como al diagnóstico de daños, buscando con ello optimizar la toma de decisiones informada para prolongar la vida útil de las estructuras.
La guía hace referencia a la monitorización basada en datos, abordando cuestiones como los sensores y los sistemas de adquisición de datos, los efectos ambientales en los datos de medición y los métodos de actualización de modelos de cálculo, aunque sin entrar en detalles excesivamente técnicos, pues pretende ser una guía general con un público objetivo no especialista en la materia, al cual se pretende educar sobre la temática tratada.
A este respecto, el documento va enfocado a mostrar a su público objetivo las grandes ventajas que presenta la monitorización estructural, tratando de exponer la mejora de costes que supone respecto de un mantenimiento rutinario realizado por inspectores; y dejando claro que, además, la monitorización aportará una mayor tranquilidad y seguridad a entidades públicas y privadas encargadas de la gestión de estructuras, dado que los potenciales fallos de las mismas, podrán ser detectables con tiempo suficiente para evitar la aparición de daños severos o el colapso.
Por otra parte, para finalizar esta introducción, es necesario señalar que la monitorización se puede implementar desde el principio de la vida de una estructura, en la fase de construcción de la misma, en cuyo caso se pueden reciclar los aparatos y sistemas empleados para posteriores fases; o incluirla en un momento determinado de su vida útil para controlar la estructura a partir de dicha referencia.
El público objetivo de esta guía está compuesto por las entidades públicas y privadas que tengan encomendada la gestión y/o construcción de todas aquellas estructuras susceptibles de ser instrumentadas y monitorizadas y que, por tanto, potencialmente, les sería de aplicación lo expuesto en este documento.
Asimismo, también va enfocada a técnicos no especialistas que, en su ámbito de actuación, vayan a tener alguna relación con proyectos de monitorización estructural.
Glosario – Vocabulario técnico sobre monitorización de estructuras
- Instrumentación y monitorización.
- Conservación, registrador de datos o data logger, defectos, deterioro y degradación.
- Diagnóstico estructural, ensayo y Ensayo No Destructivo (END).
- Frecuencia de muestreo, inspección, IoT (Internet of Things, en español, Internet de las cosas).
- Mantenimiento: correctivo o reactivo, preventivo o por condición. Plan de mantenimiento.
- Nivel de riesgo, patología, protección, resiliencia.
- Sensores, redes inalámbricas de sensores, nodo o mota.
- Refuerzo, rehabilitación, reparación, umbral.
- Sistemas de adquisición y envío de datos, sistemas de reparación y software de visualización de datos.
Integridad, envejecimiento y deterioro de estructuras
NOTA: Este capítulo se basa en gran medida en la “Guía informativa sobre reparación, refuerzo y protección del hormigón” de ARPHO, concretamente el capítulo 3 de la misma. Por tanto, para mayor profundización sobre el tema se recomienda la lectura de dicha guía.
- ¿Qué implican la integridad y el envejecimiento de las estructuras?
- ¿Cuáles son los mecanismos de degradación más frecuentes que aparecen en las estructuras de
hormigón? - ¿Pueden aparecer problemas más allá de los relacionados con su envejecimiento?
- ¿Cómo pueden identificarse eventuales problemas que aparezcan en las estructuras?
- ¿Cómo pueden cuantificarse dichos problemas?
Vigilancia de estructuras de hormigón y extensión de vida útil
- ¿Cuáles son las estrategias más habituales para la vigilancia de estructuras?
- ¿Qué ensayos se suelen realizar con mayor frecuencia en las inspecciones especiales?
- ¿Qué acciones pueden llevarse a cabo para extender al máximo la vida útil de las estructuras de hormigón?
Instrumentación – Sistemas de detección y adquisición de datos
- ¿Qué es y en qué consiste la instrumentación de estructuras?
- ¿Qué sistemas de detección y adquisición de datos existen y qué medidas se pueden obtener con
ellos? - ¿Cómo puede realizarse la trasmisión de datos en los distintos sistemas existentes?
Monitorización de estructuras
- ¿En qué consiste la monitorización de la integridad estructural?
- ¿De qué fases consta la monitorización de estructuras?
- ¿En qué estructuras se puede llevar a cabo una monitorización?
- ¿Cuál es el papel de la monitorización en la seguridad y la gestión de estructuras?
- ¿Cómo debe realizarse un proyecto de monitorización?
- ¿Cuáles deben ser la periodicidad y la frecuencia de adquisición de datos?
- ¿Qué precisiones deben tener sistemas de detección y adquisición de datos?
- ¿Cómo se integran monitorización y durabilidad de estructuras?
- ¿Qué ventajas ofrecería la implantación de la tecnología IoT?
Costes de la instrumentación y monitorización de estructuras
- ¿Cómo se cuantifican los costes de mantenimiento de una estructura?
- ¿Cuáles son los costes de instalación y mantenimiento de los sistemas de monitorización?
- ¿Cuáles son los costes de instalación de sistemas de alimentación para instalaciones de instrumentación en continuo?
Gestión de riesgos en estructuras existentes
- ¿Qué son los niveles de riesgo estructural y qué debe tenerse en cuenta al respecto?
- ¿Cómo puede emplearse la monitorización para la gestión de riesgos de las estructuras?
- ¿Cómo influye la monitorización en el aseguramiento de las estructuras?
- ¿En qué consiste la verificación de estados límite para prolongar la de vida útil de las estructuras?
Interpretación de resultados en la monitorización de estructuras
- ¿Cómo influyen los efectos ambientales en los datos de medición?
- ¿En qué consiste la actualización de modelos y qué objetivos persigue?
- ¿Qué son los gemelos digitales o digital twins?
Modelo de Anejo de Instrumentación y Monitorización para proyectos de estructuras de hormigón
Monitorización – Mantenimiento – Gestión
- ¿Cómo puede integrarse la monitorización en los programas de mantenimiento de estructuras?
- ¿Qué son y en qué consisten los sistemas de toma de decisiones basados en datos?
- ¿Qué aportan a la sostenibilidad de las estructuras los sistemas de monitorización?
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