MONITOREO Y SEGURIDAD ESTRUCTRUAL DE TALUDES · Monitorización de estructuras como puentes ,...
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MONITOREO Y SEGURIDAD ESTRUCTRUAL DE TALUDES
Damien TAMAGNAN- Gerente SIXENSE Mexico
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ANTECEDENTES: LA ACTUALIDAD
Mitigación del riesgo durante las obras pera también
durante la fase de operación de las estructuras
Monitoreo/Mantenimiento preventivo de los activos
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TRANSFORMAR EL CICLO DE VIDA DE LAS INFRAESTRUCTURAS
Mitigación del riesgo durante la construcción/operación Aumentar la resiliencia Envejecimiento de las infraestructuras Necesidad de experiencia técnica Optimización del coste de mantenimiento de las
infraestructuras DIGITAL : Necesidad de herramientas para la recolección,
análisis y transformación de los datos
RETOS DE LA INSTRUMENTACION OPORTUNIDAD
CONVERTIR LOS DATOS EN INFORMACIÓN PARA REFORZAR LA
RESILENCIA EN LA GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS
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AGENDA DE LA PRESENTACION:
• A que sirve la instrumentación y el monitoreo?
• Monitoreo desde satélites INSAR durante las fases de diseño/construcción/operación para taludes (Casos prácticos)
• Conclusión y preguntas
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La instrumentación es una combinación de conocimientos teóricos-prácticos que están enfocados al uso de dispositivos y técnicas especiales que nos permiten obtener información cualitativa y cuantitativa de las variables que caracterizan el comportamiento de una estructura, con el fin de evaluar su seguridad, y en su caso tomar acciones preventivas o correctivas, tanto en la etapa constructiva como de operación.
A QUE SIRVE LA INSTRUMENTACION Y EL MONITOREO
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La instrumentación interviene en todas las etapas del ciclo de vida de una estructura :
• Etapa de diseño (evaluación del sitio, pruebas a escala real…)
• Etapa de construcción (comportamiento, afecciones a terceros…)
• Etapa de operación y mantenimiento (comportamiento largo plazo, aviso temprano
para detectar cualquier fallo…)
DISEÑO
CONSTRUCCCIÓN
OPERACIÓN
DESMANTELAMIENTO
EN TODAS LAS ETAPAS DEL CICLO DE VIDA DE LA ESTRUCTURA
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La instrumentación se rige con los planes
siguientes :
• Plan General de monitoreo (Que
parámetros se van a medir, con que
frecuencia y con que umbrales)
• Plan de contingencias (Como actuar en
caso de superar los umbrales definidos,
protocolos de comunicación)
ESPECIFICACIONES EN OBRA DEL MONITOREO
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Tecnología de monitoreo de movimientos desde satélite
INSAR (RADAR INTERFEROMETRICO DESDE SATELITE)
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N pasadas de satélite, N numero de medidas en tiempos diferentes.
Interferometric Synthetic Aperture Radar - InSAR.
RADAR SATELLITES
RESULTS
Mapa de resultados de movimientos con precisión milimétrica y series temporales para cada punto..
TECNOLOGIA INSAR
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Buena reflectancia natural
Las estructuras hechas por el hombre y las metálicas en general tienen muy Buena reflectancia natural, suelos
áridos, superficies con poca vegetación, zonas rocosas, etc….
Escasa reflectancia natural
Áreas con vegetación densa, nieve, construcción activa o con movimiento de tierras necesitarían la instalación
de reflectores artificiales.
TECNOLOGIA INSAR
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PASADO, PRESENTE Y FUTURO DE LOS SATELLITES RADAR
Estudios Históricos Monitoreo a futuro
TECNOLOGIA INSAR
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Tecnología insar
RADAR DE ALTA RESOLUCIÓN VS MEDIA RESOLUCIÓN.
X-Band: Alta precisión en las lecturas.
X-Band: Alta densidad de puntos de medidas en zonas urbanas.
X-Band: Alta precisión de posicionamiento.
C:Band: Alta cantidad y densidad de puntos de medida en ámbitos rurales/naturales.
C-Band: Sin coste de imagen
ELEGIR LA CONSTELACIÓN ADECUADA PARA
OBTENER LOS RESULATDOS ESPERADOS
Y OPTIMIZAR LOS COSTES.
Sentinel 1
TRSX/Cosmo
Middle Resolution 400 PS/Km2
High Resolution 5.000 PS/Km2
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Tecnología atlas insar
SATÉLITE DE MEDIA RESOLUCIÓN PARA APLICACIONES NO URBANAS.
Sentinel 1- 2 satélites desde Abril 2014
Dueño: European Space Agency (imagenes gratuitas)
Frecuencia: banda C
Revisita: Cada 6 días
Traza: 250 km banda interferometrica de ancho, pixel de 5x20m
Precision: ± 3 a 5 mm
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TECNOLOGIA INSAR
TerraSAR X - 2 + 1 (op Q4-2018)
Dueño: German Space Agency
Frecuencia: Banda X
Revisitas: Cada 11 días (7 a 4)
Traza: 30x50km dimensiones de la imagen 3x3 m tamaño pixel
Precisión: ± 2-3mm
Cosmo SkyMed – 4
Dueño : Italian Space Agency
Frecuencia: banda X
Revisits: Every 4 to 8 days
Traza: 20x40km Stripmap 3x3 m spatial resolution
Precision: ± 2-3mm
SATÉLITE DE ALTA RESOLUCIÓN PARA APLICACIONES NO URBANAS.
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APLICACIÓN PARA EL SECTOR DE LA INGENIERIA CIVIL
• INSAR una herramienta para la inspección, mantenimiento, y gestión de infraestructuras y procesos constructivos.
Ciudades
Edificación
Túneles Presas/Canales
Puertos/Aero-puertos
Estructuras Lineales
Mantenimiento de infraestructuras, conocimiento de como las estructuras se comportan a lo largo del tiempo o frente a intervenciones de terceros.
Monitoreo de áreas urbanas para evaluar asientos causados por efecto de la construcción o actividades vinculadas a esta (inyecciones de compensación, bombeo, etc…).
Asientos y seguimiento de deslizamientos a lo largo de estructuras lineales como redes ferroviarias, autopistas, carreteras y sus zonas periféricas.
Monitorización de estructuras como puentes , carreteras elevadas y viaductos.
Subsidencias y movimiento de laderas en presas y zonas periféricas.
Terrenos ganados en zonas costeras e infraestructuras criticas.
Diques, presas, terraplenes, seguimiento de tuberías de gran diámetro.
Terminales y pasillos/finguers en aeropuertos.
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Aeropuertos, Infraestructura, carreteas, túnel urbano, puertos, presas...
APLICACIÓN PARA EL SECTOR DE LA INGENIERIA CIVIL
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Fase de diseño y planificación
No requiere la instalación de sensores para obtener datos.
Análisis histórico del terreno previo al inicio de la construcción para entender su movimiento natural (y de sus estructuras) y poder informar de potenciales vulnerabilidades para ajustar el diseño o el proceso constructivo.
Realización de un mapa/inventario de estructuras criticas.
Uso preventivo a potenciales litigios.
Como herramienta para la gestión del riesgo
APLICACIÓN PARA EL SECTOR DE LA INGENIERIA CIVIL
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Fase de Construcción
Medidas complementarias a la topografía tradicional (manual y/o automática) como herramienta de control y contraste.
Detección de movimientos fuera de las zonas de influencia definidas en Proyecto.
Sistema independiente que permite unir los datos previos al inicio a la fase constructiva con los de dentro de la fase constructiva.
Permite una mejor gestión de los equipos en las zonas realmente criticas.
APLICACIÓN PARA EL SECTOR DE LA INGENIERIA CIVIL
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Fase de servicio y mantenimiento
Herramienta eficiente y económica para el seguimiento de los movimientos a largo plazo hasta cumplir los requerimientos por diseño.
Permite la desinstalación temprana de otros sistemas de instrumentación.
Mide la afección de otras nuevas construcciones sobre las ya existentes durante la fase de explotación.
Permite realizar mantenimiento preventiva y gestionar mejor el riesgo.
Gestión de las infraestructura y respaldo ante posibles reclamaciones. .
APLICACIÓN PARA EL SECTOR DE LA INGENIERIA CIVIL
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CASO 1. CARRETERA OAXACA – PUERTO ESCONDIDO, SATÉLITE SENTINEL ASC
Estudio histórico y monitoreo SATÉLITES
• Constelación: Sentinel (órbita Ascendiente). • Área de interés: Oaxaca, México • Información disponible: Imágenes disponibles desde
2014, a partir de Septiembre 2017 información constante de imágenes.
Satélite
Entregas
Banda
Imágenes y
cobertura
temporal
Resolución
de pixel
(m)
Precisión de las
medidas absolutas
(mm)
Sentinel
Ascendient
e
Baseline
c 142
10/2014 –
08/2019
25x25 5-6
Disponibilidad de imágenes RADAR
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Distribución temporal de Adquisiciones
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CASO 1. CARRETERA OAXACA – PUERTO ESCONDIDO, SATÉLITE SENTINEL DESC
Estudio histórico y monitoreo SATÉLITES
• Constelación: Sentinel (órbita Descendiente). • Área de interés: Oaxaca, México • Información disponible: Imágenes disponibles desde
2014, a partir de Septiembre 2017 información constante de imágenes.
Satélite
Entregas
Banda
Imágenes y
cobertura
temporal
Resolución
de pixel
(m)
Precisión de las
medidas absolutas
(mm)
SentinelL
Descendie
nte
Baseline
c 139
10/2014 –
08/2019
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Distribución temporal de Adquisiciones
Disponibilidad de imágenes RADAR
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CASO 1. CARRETERA OAXACA – PUERTO ESCONDIDO, SATÉLITE SENTINEL
Estudio histórico y monitoreo SATÉLITES
• Constelación: Sentinel (órbita Ascendiente + Descendiente). • Área de interés: Tramo carretero Oaxaca – Puerto Escondido • Información disponible: Desde noviembre 2015.
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Distribución temporal de Adquisiciones Ascendente
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Distribución temporal de Adquisiciones Descendente
Disponibilidad de imágenes RADAR
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Alcance del Estudio 2015-2018
Sentinel - 1
Modo Ascendente y Descendente
Entrega de Estudio Historico
Entrega 1:
-Mapas de movimiento
acumulados -Series de Tiempo PS -Detección de puntos criticos en 8 tramos de carretera -Información GIS
CARRETERA PROYECTADA – ALCANCE DEL ESTUDIO
CASO 2: COLOMBIA
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Radar (SAR) tiene antena lateral
Emite y colecta “in Line Of Sigth” (LOS)
CARRETERA PROYECTADA – GEOMETRÍA DE RADAR
CASO 2: COLOMBIA
PÁGINA 25
ESTUDIO
HISTORICO
LAPSO DE
TIEMPO
COBERTURA
BANDA Y
MODO
CANTIDAD
DE
IMAGENES
Sentinel – 1
2015-2017
2015-2018.
TOTAL
C –Asc
C- Des
32
74
Oct-14 Oct-15 Oct-16 Oct-17
Sentinel-1 Ascendente
Oct-14 Oct-15 Oct-16 Oct-17
Sentinel-1 Descendente
Jul-18
1-LOS Ascendente
2- LOS Descendente
4- Vertical: U-D 5- Horizontal: E-W
CARRETERA PROYECTADA – IMÁGENES DISPONIBLES Y ALCANCES DEL ESTUDIO
CASO 2: COLOMBIA
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SENTINEL-1 Zona de estudio • Longitud vial:… 150 km • Área :…........... 486 km² Medidas • LOS desc: 136.536 PS
CARRETERA PROYECTADA – RESULTADOS DE LA ORBITA DESCENDENTE LOS
CASO 2: COLOMBIA
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SENTINEL-1 Zona de estudio • Longitud vial:… 150 km
• Área :…........... 486 km² Medidas • LOS des: 136.536 PS • LOS asc:. 126.579 PS
CARRETERA PROYECTADA – RESULTADOS DE LA ORBITA ASCENDENTE LOS
CASO 2: COLOMBIA
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SENTINEL-1 Zona de estudio • Longitud vial:… 150 km • Área :…........... 486 km² Medidas • LOS des: 136.536 PS • LOS asc:. 126.579 PS • UD: 114.995 PS
CASO 2: COLOMBIA
CARRETERA PROYECTADA – RESULTADOS VERTICALES ARRIBA-ABAJO
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SENTINEL-1 Zona de estudio • Longitud vial:… 150 km • Área :…........... 486 km² Medidas • LOS des: 136.536 PS • LOS asc:. 126.579 PS • UD: 114.995 PS • EW: 114.995 PS
Bosque/densidad rural: 300-1.000 PS/km² Densidad urbana: 1.000-4.000 PS/km²
CASO 2: COLOMBIA
CARRETERA PROYECTADA – RESULTADOS HORIZONTALES
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Puntos críticos dados por el cliente
CASO 2: COLOMBIA
PUNTOS CRÍTICOS
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Puntos críticos dados por el cliente
Puntos críticos encontrados por INSAR
PUNTOS CRÍTICOS
CASO 2: COLOMBIA
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LOS Descendente (Flag) LOS Ascendente (Flag)
Flag Componente EW Flag Componente UD
Zona detección de movimiento
Zona crítica
DETECCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE PUNTOS CRÍTICOS
CASO 2: COLOMBIA
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CASO 2 : COLOMBIA
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CASO 3 : GRECIA
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CONCLUSIONES
• La instrumentación interviene en todas las etapas de un proyecto para dar la información necesaria para diseñar, construir y mantener una estructura.
• Permite mitigar el riesgo en obras y durante la operación.
• La instrumentación es una de las acciones para mejorar la resiliencia de las infraestructuras
• La instrumentación por satélite permite hacer un inventario histórico de las estructuras y optimizar los costes de mantenimiento
• Promover las inspecciones y la planificación del mantenimiento preventivo de las infraestructuras