INSTRUMENTACIÓN GEOTÉCNICA

LA IMPORTANCIA DE LA INSTRUMENTACIÓN GEOTÉCNICA COMO HERRAMIENTA PARA LA TOMA DE DECISIONES EN LOS PROYECTOS DE OBRA CIVIL

Instalación extensómetro
Figura 1. Instalación extensómetro horizontal
Geoandina i SAS

En los últimos años, el desarrollo de la infraestructura del país ha traído consigo la ejecución de obras de mayor complejidad las cuales, a su vez, requieren altos estándares de calidad. Para poder estudiar y monitorear con precisión el comportamiento del terreno y obras civiles la instrumentación geotécnica y estructural entran a jugar un papel determinante en el entendimiento y toma de decisiones ante desviaciones de comportamiento que pongan en riesgo vidas y la estructura misma.

La importancia del monitoreo se puede resumir en tres aspectos claves:

Estructuras u obras complejas y sensibles a asentamientos/desplazamientos, el potencial aumento de los costos de imprevistos, el manejo activo de los riesgos, reducir impactos durante las actividades de construcción y la necesidad de medición con sistemas automáticos en tiempo real y de bajo costo.

GONZALEZ, Lenart, Importancia y beneficios de la instrumentación y monitoreo geotécnico, Seminario Desafíos geotécnicos en Chile, CDT, mayo 2015.

Un caso muy recurrente es el uso de los inclinómetros (ver Figura 2), un instrumento versátil que, a través de un tren de tubería ranurada instalada en el subsuelo de la zona de monitoreo,

lectura inclinómetro
Figura 2. Lectura de inclinómetro
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permite medir los desplazamientos horizontales (o verticales, dependiendo del contexto) a través del delta de desplazamiento en un tiempo determinado para así determinar magnitud, dirección y profundidad de desplazamiento.

BENNETT, Victoria G., Use of Inclinometers Geotechnical Instrumentation on Transportation Projects, ISBN 978-0-309-42952-8, Transportation Research Board of The National Academies, October, 2018.

En la actualidad en Colombia, estos instrumentos son altamente demandados, junto con los Piezómetros de Hilo Vibrátil (Ver Figura 3), extensómetros verticales y los extensómetros MPBX o multipunto, dado que forman un sistema bastante útil a la hora de monitorear deslizamientos, terraplenes, cortes y taludes tanto naturales como artificiales.

configuración piezómetros
Figura 3. Verificación de Piezómetro de hilo vibrátil
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En la instrumentación, los tipos de sensores de mayor uso son los sensores de hilo vibrátil. Éstos consisten en un sensor con un diafragma interno conectado a unos cables de acero y una bobina electromagnética, la cual cuando es excitada por los cambios de presión, cambia la tensión de los cables y los hace vibrar a diferentes frecuencias, estos cambios de frecuencias son enviados a una consola de medición, que bajo un algoritmo procesa la señal, aplica factores y muestra unidades útiles para hacer el respectivo cálculo de la presión hidrostática, la cual comparada en el tiempo permite ver los cambios del sensor de forma gráfica. (DURHAMGEO, 2018).

Los extensómetros MPBX (ver Figura 4) y los extensómetros verticales también constituyen una herramienta fundamental para monitorear subsidencias o asentamientos en obras civiles como túneles, fundaciones y minas.

Instalación de extensómetros
Figura 4. Instalación de extensómetros tipo MPBX
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El principio técnico de los extensómetros verticales (ver Figura 5) constituye el comportamiento de los sensores en posiciones fijas a través del tiempo basándose en la medición de los deltas de desplazamiento, conocidos como rebotes o asentamientos, cuyos valores a diferentes profundidades, comparados a su vez con la estratigrafía presente del sector, permite a los constructores discernir y tomar decisiones sobre el comportamiento del suelo frente a la intervención de la obra civil durante y posterior a su ejecución.

Instalación de extensómetro vertical
Figura 5. Instalación de extensómetro vertical al interior de un Túnel
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Como se ha descrito brevemente, existe una infinidad de sensores y soluciones en instrumentación geotécnica y estructural de gran utilidad, dado que permiten al ingeniero constructor tomar decisiones oportunas con el objetivo de minimizar riesgos y llevar un control de calidad que garantice el cumplimiento de operabilidad de las obras civiles. Esto ha llevado a que en los últimos años se invierta mayor esfuerzo en el desarrollo de nuevas tecnologías en instrumentación geotécnica, con el objetivo de incrementar la productividad y disponer de la información en tiempo real. Como resultado se han generado sistemas semiautomatizados y automatizados como los dataloggers que son centros de almacenamiento dinámico de información que permiten almacenar y procesar los datos de instalaciones cualquier tipo de sensor de manera remota y permite generar reportes en tiempo real.
Así las cosas, se puede considerar que esta apuesta de incorporación tecnológica de la instrumentación geotécnica y estructural, presenta alternativas económicas y oportunas para la obtención de información oportuna al servicio de la ingeniería, que poco a poco se han vuelto más necesarias y de frecuente implementación más allá de un requerimiento de calidad y en cambio como una herramienta de monitoreo de comportamiento y reducción de riesgos por la generación de alertas tempranas.

Victor Hugo Restrepo B. MIC, MBA.
Gerente Técnico. Geoandina i SAS

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