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120614 Viadintegra instrumentación Viaductos. Ineco-Justo Carretero

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Instrumentación Dinámica de puentes dentro del proyecto de I+D VIADINTEGRA (en curso en el 2013).

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120614 Viadintegra instrumentación Viaductos. Ineco-Justo Carretero

  1. 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 ensayosDirección Arquitectura, Estructuras e InstrumentaciónDirección de Area de Medio Ambiente, Consultoría Intermodal y Especialidades
  2. 2. ingeniería y consultoría de transporte transport engineering and consultancy VIADINTEGRA. Grupo investigadorInstrumento: Subprograma INNPACTO 2010, Ministerio de Ciencia e InnovaciónPresupuesto: 5.900.000 €Periodo de realización: 2010 - 2013 INTEGRACIÓN DE LA MONITORIZACIÓN DE VIADUCTOS FERROVIARIOS EN EL SISTEMA DE GESTIÓN Y MANTENIMIENTO DE INFRAESTRUCTURAS ÓDivisión de Instrumentación y Ensayos 2
  3. 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. • MONITORIZACIÓNDivisión de Instrumentación y Ensayos 3
  4. 4. ingeniería y consultoría de transporte transport engineering and consultancy VIADINTEGRA. Actividades.División de Instrumentación y Ensayos 4
  5. 5. ingeniería y consultoría de transporte transport engineering and consultancy 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.División de Instrumentación y Ensayos 4
  6. 6. ingeniería y consultoría de transporte transport engineering and consultancy VIADINTEGRA. Actividad A3 “INSTRUMENTA”. Primera Fase.División de Instrumentación y Ensayos 4
  7. 7. ingeniería y consultoría de transporte transport engineering and consultancy 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...División de Instrumentación y Ensayos 7
  8. 8. ingeniería y consultoría de transporte transport engineering and consultancy VIADINTEGRA. Definición Monitorización. (cont.)LA MONITORIZACIÓN IMPLICA DISPONER, EN LOS PUNTOS ELEGIDOS, DECAPTADORES O TRANSDUCTORES ELECTRÓNICOS DE SEÑALES QUE,MEDIANTE EL EQUIPAMIENTO ADECUADO, TRANSFORMEN LAS MAGNITUDESFÍSICAS QUE SE TRATAN, EN SEÑALES ELÉCTRICAS QUE SE ACONDICIONAN YALMACENAN DE FORMA AUTOMÁTICA.UNA VEZ REALIZADA LA INSTRUMENTACIÓN, LAS SEÑALES SON DIGITALIZADASY 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).División de Instrumentación y Ensayos 8
  9. 9. ingeniería y consultoría de transporte transport engineering and consultancy 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 WEBDivisión de Instrumentación y Ensayos 9
  10. 10. ingeniería y consultoría de transporte transport engineering and consultancy VIADINTEGRA. Red distribuida de sensores. ·3G/GSMRDivisión de Instrumentación y Ensayos 10
  11. 11. ingeniería y consultoría de transporte transport engineering and consultancy 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.División de Instrumentación y Ensayos 11
  12. 12. ingeniería y consultoría de transporte transport engineering and consultancy 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 vigasprincipales continuas, con una luz teórica de 50,760 m en cada tramo; son celosíasLinville de 18 módulos por tramo, con un canto en estribos de 6,28 m.División de Instrumentación y Ensayos 12
  13. 13. ingeniería y consultoría de transporte transport engineering and consultancy VIADINTEGRA. Magnitudes a medir y periodicidad.DESPUES DEL ANÁLISIS DETALLADO DE CADA VIADUCTO, Y LA IMPRESCINDIBLE VISITAPREVIA, PARA ESTUDIO DE POSIBILIDADES DE INSTRUMENTACIÓN (MEDIOS AUXILIARES:ACCESOS, GRÚAS, ALPINISTAS), SE ESTUDIAN CUALES SON LAS MAGNITUDESCARACTERÍSTICAS A MEDIR EN CANTIDAD CALIDAD Y PERIODICIDAD SE ESTUDIA EL MEDIR, CANTIDAD, PERIODICIDAD.MÉTODO DE CONEXIÓN ENTRE EQUIPOS (RED LOCAL) Y EL SISTEMA DECOMUNICACIONES 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 DEPENDEDIRECTAMENTE LA SELECCCIÓN DEL SENSOR CON SU RESPUESTA EN FRECUENCIA Y LA FRECUENCIA,PROPIA FRECUENCIA DE ADQUISICIÓN DE DATOS.División de Instrumentación y Ensayos 13
  14. 14. ingeniería y consultoría de transporte transport engineering and consultancy VIADINTEGRA. Magnitudes a medir y periodicidad. (cont.)LA RESPUESTA EN FRECUENCIA PUEDE LLEGAR A SER TAN IMPORTANTE COMO EL RANGOY 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 EJESPERPENDICULARES DEL PLANO HORIZONTAL. POR INTEGRACIÓN DE LOS GIROS SEPUEDEN OBTENER LOS DESPLAZAMIENTOS. PERMITEN EL REGISTRO A LARGO TIEMPO YAL PASO DE CIRCULACIONES CIRCULACIONES.División de Instrumentación y Ensayos 14
  15. 15. ingeniería y consultoría de transporte transport engineering and consultancy 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 LOSMOVIMIENTOS GLOBALES DE LA ESTRUCTURA. Y SE PUEDE HACER SIN PROBLEMA UNREGISTRO 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 LOSTRENES. PERMITEN OBTENER FRECUENCIAS PRINCIPALES, VALORES ABSOLUTOS DEACELERACIÓN, Y VALORES DE AMORTIGUAMIENTO. ,División de Instrumentación y Ensayos 15
  16. 16. ingeniería y consultoría de transporte transport engineering and consultancy VIADINTEGRA. Magnitudes a medir y periodicidad. (cont.) MICRODEFORMACIONES (TENSIONES) EN EL TABLERO.SE DISPONEN GALGAS EXTENSIOMÉTRICAS PRINCIPALMENTE PARA REGISTROSDINÁMICOS. MEDIDAS DE TEMPERATURA EN TABLERO O PILAS PILAS.SE DISPONEN EN PUNTOS DISTRIBUIDOS, ESTUDIANDO LAS DIFERENCIAS EXISTENTESENTRE LAS DISTINTAS SUPERFICIES Y EXPOSICIONES . MEDIDAS GLOBALES DE TEMPERATURA, HUMEDAD, PRESIÓN Y VELOCIDAD DEVIENTO.A NIVEL DEL TABLERO EN UN SISTEMA DE REGISTRO SEPARADO.División de Instrumentación y Ensayos 16
  17. 17. ingeniería y consultoría de transporte transport engineering and consultancy VIADINTEGRA. Magnitudes a medir y periodicidad. (cont.)LA PERIODICIDAD ES UN DATO MUY IMPORTANTE DADO EL GRAN VOLÚMEN DE DATOSGENERADO. GENERALMENTE SE DISTINGUEN TRES FORMAS DE ADQUISICIÓN YREGISTRO 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).División de Instrumentación y Ensayos 17
  18. 18. ingeniería y consultoría de transporte transport engineering and consultancy 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 92División de Instrumentación y Ensayos 18
  19. 19. ingeniería y consultoría de transporte transport engineering and consultancy VIADINTEGRA. Instrumentación Viaducto Villanueva del Jalón. (cont.)ESQUEMA DE INSTRUMENTACIÓN. (Parte I)División de Instrumentación y Ensayos 19
  20. 20. ingeniería y consultoría de transporte transport engineering and consultancy VIADINTEGRA. Instrumentación Viaducto Villanueva del Jalón. (cont.)ESQUEMA DE INSTRUMENTACIÓN. (Parte II)División de Instrumentación y Ensayos 20
  21. 21. ingeniería y consultoría de transporte transport engineering and consultancy VIADINTEGRA. Instrumentación Viaducto Villanueva del Jalón. (cont.)Detalle secciones instrumentadas.División de Instrumentación y Ensayos 21
  22. 22. ingeniería y consultoría de transporte transport engineering and consultancy VIADINTEGRA. Instrumentación Viaducto Villanueva del Jalón. (cont.)IMÁGENES INSTRUMENTACIÓN REALIZADADivisión de Instrumentación y Ensayos 22
  23. 23. ingeniería y consultoría de transporte transport engineering and consultancy VIADINTEGRA. Instrumentación Viaducto Villanueva del Jalón. (cont.)IMÁGENES INSTRUMENTACIÓN REALIZADADivisión de Instrumentación y Ensayos 23
  24. 24. ingeniería y consultoría de transporte transport engineering and consultancy 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 56División de Instrumentación y Ensayos 24
  25. 25. ingeniería y consultoría de transporte transport engineering and consultancy VIADINTEGRA. Instrumentación Viaducto sobre el Guadalquivir.ESQUEMA DE INSTRUMENTACIÓN. (Parte I)División de Instrumentación y Ensayos 25
  26. 26. ingeniería y consultoría de transporte transport engineering and consultancy VIADINTEGRA. Instrumentación Viaducto sobre el Guadalquivir.ESQUEMA DE INSTRUMENTACIÓN. (Parte II)División de Instrumentación y Ensayos 26
  27. 27. ingeniería y consultoría de transporte transport engineering and consultancy VIADINTEGRA. Valores registrados.Registro Aceleraciones.División de Instrumentación y Ensayos 27
  28. 28. ingeniería y consultoría de transporte transport engineering and consultancy VIADINTEGRA. Valores registrados.Registro Giros.División de Instrumentación y Ensayos 28
  29. 29. ingeniería y consultoría de transporte transport engineering and consultancy VIADINTEGRA. Ejemplo de tratamiento de datos. AV272_E_T1_0808.m AV272_E_T1_0809.m AV272_E_T1_1209.m AV272_E_T2_0808.m AV272_E_T2_0809.m AV272_E_T2_1209.mµg 460 440 420 400 380 360 340 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 5 4 3 20 2 1 0 0 0 2 4 6 8 10 Hz µg 5 460 440 420 400 380 4 360 340 320 300 3 280 260 240 220 200 2 180 160 140 120 100 1 80 60 40 20 0 0 0 2 4 6 8 10 HzDivisión de Instrumentación y Ensayos 29
  30. 30. ingeniería y consultoría de transporte transport engineering and consultancy VIADINTEGRA. Ejemplo de tratamiento de datos.División de Instrumentación y Ensayos 30
  31. 31. ingeniería y consultoría de transporte transport engineering and consultancy VIADINTEGRA. Ejemplo de tratamiento de datos.División de Instrumentación y Ensayos 31
  32. 32. ingeniería y consultoría de transporte transport engineering and consultancy VIADINTEGRA. Seguimiento web.Seguimiento web de las variables controladas.División de Instrumentación y Ensayos 32
  33. 33. ingeniería y consultoría de transporte transport engineering and consultancy VIADINTEGRA. Seguimiento web.Seguimiento web de las variables controladas.División de Instrumentación y Ensayos 33
  34. 34. ingeniería y consultoría de transporte transport engineering and consultancy VIADINTEGRA. FIN DE LA PRESENTACIÓN. Ó GRACIAS POR SU ATENCIÓNDivisión de Instrumentación y Ensayos 34

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