Expo. Tuneles Instrumentacion 3e5b5j

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Un registrador de datos (Datalogger) es un dispositivo electrónico que registra datos en el tiempo o en relación a la ubicación ya sea con una construida en instrumento o sensor o a través de instrumentos y sensores externos. Cada vez más, pero no del todo, se basan en un procesador digital (o equipo). Por lo general son pequeños, con pilas, portátiles, y están equipadas con un microprocesador, memoria interna para almacenamiento de datos y sensores. Algunos registradores de datos con interfaz de un ordenador personal utilizan el software para activar el registrador de datos y ver y analizar los datos recogidos, mientras que otros tienen un dispositivo de interfaz local (teclado, pantalla LCD) y puede ser utilizado como un dispositivo independiente.

Técnica de instrumentación geotécnica capaz de medir movimientos en la vertical del terreno y a diferente profundidad (asientos).  Se utilizan sobre todo en cimentaciones de gran envergadura 

Los extensómetros o medidores de deformación vertical miden el aumento o disminución de la longitud de un sistema de sensores que conecta varios puntos que están anclados dentro de una perforación y cuya distancia de separación es aproximadamente conocida. Generalmente el fondo debe estar en suelo o roca dura y estable.  Los extensómetros son muy útiles para determinar movimientos de la superficie de falla. El sistema es simple y permite mediciones frecuentes con facilidad. 

PROCESO DE INSTALACIÓN Perforación:  Realizar con ayuda de una maquina Long Year 38 o similar, un barreno de 4 1/2” de diámetro. La profundidad del barreno deberá ser dos metros mayor a la profundidad de instalación correspondiente Colocación de las barras:  A partir de los arreglos de las barras de acero inoxidable de ¼” de diámetro, indicados en la documentación del fabricante

Cada uno de los acoplamientos antes señalados será protegido con tubería de PVC de ¼” de diámetro, efectuando las uniones mediante coples y pegamento para este material.  Una vez realizado lo anterior, el cuerpo del extensómetro será introducido en el barreno, e inmediatamente se podrá iniciar la inyección de lodo fraguante hasta provocar el derrame de la misma por la boca del barreno con lo cual se garantiza su total cementación. Construcción de registros:  Finalmente como medida de protección se construirá un registro generalmente de 0.4m x 0.4m en planta. 

Son sondeos equipados con una tubería piezométrica, ranurada en la zona a medir El nivel del agua se mide con una sonda que se introduce por el interior de medir. El nivel del agua se mide con una sonda que se introduce por el interior de la tubería piezométrica. Se utilizan para determinar de una manera simple, rápida y precisa, el nivel del agua en los sondeos . La lectura se realiza directamente sobre el cable graduado.  Se instalan en el interior de sondeos para controlar rebajes del nivel freático en el interior y exterior de excavaciones y detectar la evolución del nivel piezométrico. 

Piezómetro cerrado de cuerda vibrante 

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Estos instrumentos miden la presión de agua a la que están sometidos (nivel piezométrico )Se la que están sometidos (nivel piezométrico ) . Se instalan en el interior de sondeos. Se pueden instalar varios en un mismo sondeo dependiendo de los diferentes niveles acuíferos que se detecten. El sensor es un transductor de cuerda vibrante y puede ser capaz, juntamente con un datalogger de dar medidas de presión de una manera automática con una periodicidad establecida. Hasta 1000 m de profundidad Se instalan en el interior de sondeos para controlar rebajes del nivel freático en el interior y exterior de excavaciones y detectar la evolución del nivel

Perforación:  Realizar con ayuda de una maquina Long Yesar 38, un barreno de 4 1/2” de diámetro. La profundidad del barreno será dos metros mayor a la profundidad de instalación correspondiente Preparación de la celda porosa:  Con un tubo de PVC sanitario de 3” se realiza con ayuda de una segueta de diente fino tres ranuras en el perímetro correspondiente al tubo de PVC; estas ranuras con una separación igual a 2 cm y tendrán una longitud total de 1.5 m, paralelamente en un tubo de 1” de diámetro se repite el mismo procedimiento que consta en la realización de ranuras

Una vez colocados los módulos de tubería, se coloca a gravedad gravilla hasta alcanzar una profundidad de 2 m, esto con la finalidad que sirva de filtro, posteriormente se colocaron capas de 50 cm de arenas graduadas e inmediatamente después se colocó un tapón de bolitas de bentonita de 50cm, este tapón se realizó por medio de bentonita expansiva.  Construcción de registros:  Finalmente como medida de protección se construyen registros de 0.30 m, por debajo del nivel del terreno natural, y de 0.3m x 0.3m en planta. 

FISUROMETRO El fisurómetro permite la medida de la abertura de fisuras o grietas en dos direcciones ortogonales contenidas en el plano de la superficie plana en la que es produce la grieta.

CELULAS DE CARGA  Se instalan en los revestimientos y proporcionan datos sobre la presión del terreno.  Se utiliza para determinar la carga actuante en los marcos de acero que forman parte del revestimiento de un túnel. Está diseñada para soportar condiciones adversas como puede ser la humedad, la temperatura y las explosiones. Se registra a través del tiempo la variación de la carga que están soportando los marcos debidos a la redistribución de los esfuerzos en la masa del suelo, Provocados por la excavación del túnel. La finalidad que persigue la medición de estas cargas establecidas en el diseño y de esta manera controlar la seguridad de la excavación desde el punto de vista de estabilidad de la misma.

CELDA DE PRESION

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Esta sonda es capaz de medir su desviación con respecto a la vertical, con lo que podemos calcular el desplazamiento horizontal entre ambos extremos de la sonda

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El inclinómetro mide el cambio de inclinación de un tubo que se coloca en una perforación y de esta manera se calcula la distribución de los movimientos laterales, En esta forma se puede determinar la profundidad de la superficie de falla y la dirección y magnitud de los desplazamientos

INCLINÓMETROS VERTICALES EN EL TERRENO 

Para comprobar las deformaciones que sufre el terreno en determinadas circunstancias, se prevé la instalación de tubería inclinométrica biaxial. El uso del inclinómetro, se dirige principalmente hacia la medida de desplazamientos laterales del suelo y masas rocosas.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO Y TOMA DE MEDIDAS.  

El funcionamiento del inclinómetro, se basa en la medida de la deformación que sufre la tubería inclinométrica. Para obtener la deformación de la tubería se debe acumular los desplazamientos en cada profundidad desde un punto fijo. Normalmente el punto fijo suele estar en su parte inferior.

La unidad de lectura, permite el almacenamiento de las medidas realizadas a cada profundidad, así como del nombre del dispositivo y de la fecha de lectura. Posteriormente se procede al volcado de toda la información en el ordenador mediante el software adecuado.  La forma más clara de expresar la desviación lateral producida a lo largo de la tubería, es mediante la representación en gráficas, en las cuales se representan las profundidades en metros en la vertical y las desviaciones de la vertical en mm en el eje horizontal. 

INCLINÓMETRO CON MANGUITO TELESCÓPICO 

Para comprobar las deformaciones horizontales que sufre el terreno en zonas donde se prevén asientos importantes, se propone la instalación de tubería inclinométrica telescópica biaxial. Las ventajas que nos proporciona este tipo de tubería respecto a la tubería inclinométrica convencional, es que su vida útil es mayor, ya que absorbe las grandes deformaciones verticales que se pudieran producir en la tubería debidas a los asientos producidos en el terreno.

Vamos a establecer los límites de comportamiento aceptables o umbrales, aplicando los criterios recomendados:

UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALDIDES CARRION FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL DE ING. CIVIL

EXTENSOMETRO DE CINTA DIGITAL El extensómetro de cinta Digital, esta diseñado para medir pequeños cambios de distancia entre las paredes o techos opuestos de las excavaciones, túneles u operaciones mineras. Puede también ser utilizado para supervisar la deformación en estructuras, para apoyar y para medir los movimientos de cuestas inestables. La lectura se proporciona electrónicamente vía un delantero LCD, digital. Uso: principal incluye monitorear deformaciones en Minería y en obras Civiles. JULIO 2014

TUNELES

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EXTENSOMETRO DE VARILLA Este equipo es usualmente instalado en Perforaciones, y es utilizado para medir deformaciones axiales (compresión y tracción) a lo largo de esta perforación. Consisten en unas varillas corredizas o alambres tensados, anclados en determinados puntos del barreno. Sus usos principales incluyen monitorear deformaciones en Minería y en obras Civiles y para el monitoreo de deformaciones de deslizamientos de tierra activos o potencialmente activos, además de ser un método muy eficaz en el monitoreo de obras duraderas. JULIO 2014

TUNELES

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TRANSDUCTODES DE PRESION Los transductores de presión deben capturar el valor de la presión de forma continua y transmitir una señal eléctrica correspondiente a distancia. Los diferentes tipos de transductores de presión utilizan diferentes formas para medir la presión y convertirla en señal eléctrica. Éstos son los más comúnmente clasificados de acuerdo con el método utilizado para medir la presión y después por el material de la carcasa y la fuerza de la señal.

JULIO 2014

TUNELES

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PIEZÓMETRO DE CUERDA VIBRANTE Registra los movimientos del nivel freático con la evolución del tiempo El método de instalación del piezómetro es el llamado "método del filtro de arena". Se basa en realizar un sondeo, posicionar el elemento poroso a la profundidad adecuada (1) y colocar un filtro de arena alrededor del instrumento (2). Por encima del filtro se realiza un sellado de bentonita y finalmente la longitud restante del sondeo se rellena de inyección cemento-bentonita (4) y se instala una protección por la parte de arriba del tuba para evitar entradas de agua (5). JULIO 2014

TUNELES

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TRANSDUCTORES PIEZOELECTRICOS

Un sensor piezoeléctrico es un dispositivo que utiliza el efecto piezoléctrico para medir presión, aceleración, tensión o fuerza; transformando las lecturas en señales eléctricas. Los materiales piezoeléctricos son cristales naturales o sintéticos que no poseen centro de simetría. El efecto de una compresión o de un cizallamiento consiste en disociar los centros de gravedad de las cargas positivas y de las cargas negativas. Aparecen de este modo dipolos elementales en la masa y, por influencia, cargas de signo opuesto en las superficies enfrentadas. JULIO 2014

TUNELES

Electronivel detecta el movimiento diferencial y la rotación en las estructuras. Hay dos versiones de los sensores disponibles: horizontal para monitorear el asentamiento o dislocación y vertical para monitorear el desplazamiento lateral y la convergencia. Electronivel mide la rotación de estructuras en el plano vertical. El sensor se instala normalmente en una barra, las cuales están disponibles en longitudes desde 0.5 a 2.5 metros. Cuando las barras están montadas encima o dentro de una estructura como una cadena concatenada, podrá obtenerse un perfil en tiempo real de la cadena rápida y fácilmente.

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Las aplicaciones típicas incluyen: • Edificios de piedra y ladrillo • Asentamientos y dislocación ocasionados por actividades de construcción adyacentes • Puentes y presas • Efectos de carga y depósito a corto o largo plazo • Tuberías • Niveles diferenciales • Túneles • Rotación vertical y deformación

Nuevo túnel de Pío XII: El nuevo túnel de Pío XII forma parte del nuevo sistema de túneles que desarrolla las conexiones este-oeste de Madrid por el norte de la ciudad. El tramo central de dicho túnel debía atravesar una playa de 30 vías, manteniendo en todo momento el servicio de trenes, pasajeros, e instalaciones. El cruce de las 18 vías electrificadas de más tráfico se ejecutó por el método de cajones empujados, aplicado a gran escala. La longitud de empuje total es de 150,80 m, con una sección exterior de los cajones de 15,20 x 7,90 m, pasando a 1,05 m bajo la cabeza de carril de todas las vías. Se ejecutaron dos fosos de empuje, uno a cada lado de la estación. En el lado Este la falta de espacio obligaba a la adopción del método «revólver » (construcción en paralelo). En el lado Oeste se diseñó una gran estructura pilotada de reacción, para evitar movimientos en túneles y estructuras existentes, contiguas al muro de empuje.

En cuanto a los electroniveles, es importante anotar que el seguimiento se hacía electrónicamente, teniendo en cuenta que durante las continuas labores de recalce y renivelación los datos quedaban falseados. Esto obliga a tener muy en cuenta estos aspectos, sobre todo en cuanto a que los movimientos registrados deben entenderse como relativos y no absolutos. Con esta salvedad, los electroniveles han permitido asegurar que en ningún momento del empuje se producían movimientos imprevistos importantes, resultando en una gran calidad de las alineaciones alcanzadas.

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CLINOMETRO Sistema de convergencia Automatizado Con el fin de observar el comportamiento del revestimiento primario a lo largo del túnel excavado con escudo, en el momento en que el túnel se encuentre en la zona de pórticos o carros del escudo excavador, se instala un sistema a base de clinómetros que nos permitirá medir las deformaciones del revestimiento primario (anillo de dovelas) al interior del túnel, conforme el avance de excavación, el clinómetro es un micro-sensor eléctricomecánico (MEMS) uniaxial de sistema direccionable (sensores encadenados o en serie) los cuales se conectarán a un Datalogger de un canal mediante el cual se automatizará la medición y se programará y coleccionarán datos con una PC de campo compatible.

Colocación de los sensores de inclinación:  Una vez ubicados los puntos donde se colocaran los instrumentos se procede a realizar dos barrenos, estos orificios para las anclas de concreto son de 2 ¼”.La Distancia entre las 2 anclas es de 2.75” (69.9mm). Inmediatamente en dichos barrenos se coloca un taquete expansivo de ¼” de diámetro, después se procede a fijar la base de los sensores con la mayor precaución para lograr una buena estabilidad, lo anterior se realiza con ayuda de una tuerca hexagonal y una rondana en cada anclaje hasta alcanzar la posición deseada 

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Dirección: Con ayuda de un destornillador especial se afloja el sensor de inclinación de su base, inmediatamente después se orienta el sensor en forma horizontal, por último se verifico con un nivel de mano su correcta orientación, y se procedió inmediatamente al ajuste a la base.

Comunicación: Después de verificar la correcta orientación de los sensores de inclinación se procede a la colocación de los cables de comunicación entre los diferentes sensores formando así un arreglo en serie que posteriormente es comunicado al Datalogger, los cables de señal son protegidos por un poliducto flexible de ¾” y fijados al anillo por medio de abrazaderas en su perímetro.

Verificación del sistema: Una vez que se realizó la fijación en la dovela, el sistema de comunicación es guiado hacia un Datalogger que se encuentra aproximadamente a 5 m del anillo que aloja el sistema de convergencias, se procede a la verificación del funcionamiento de los sensores de inclinación mediante el software correspondiente.

Programación: Después de verificar el correcto funcionamiento del sistema se realiza la programación del mismo mediante el software correspondiente, en el cual se determina el rango de lecturas. Figura 58. Programación de sistema de convergencia y divergencia.

El sistema de convergencias automatizado: es una herramienta muy útil para conocer la deformación de un anillo de dovelas, este sistema para el caso que se está analizando se colocó cuando el anillo de dovelas salió del faldón del escudo y se retiró cuando las lecturas se habían estabilizado, a continuación se presentan las gráficas de deformación del anillo completo y otra donde se puede aprecias el desplazamiento por dovela:

El sistema de convergencia, es sin duda uno de los instrumentos mas fáciles de interpretar, en este caso se puede observar que el anillo de dovelas se deforma en forma de elipse, es decir su diámetro horizontal incrementa y tiende a formar una elipse, en la cual se observa una estabilidad.