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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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

Oct

-14

No

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Dec

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Jan

-15

Feb

-15

Mar

-15

Ap

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May

-15

Jun

-15

Jul-

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15Se

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n-1

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Au

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Sep

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9

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

25x25 5-6

Oct

-14

No

v-14

Dec

-14

Jan

-15

Feb

-15

Mar

-15

Ap

r-15

May

-15

Jun

-15

Jul-

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Au

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Oct

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No

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Dec

-16

Jan

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Feb

-17

Mar

-17

Ap

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May

-17

Jun

-17

Jul-

17A

ug-

17Se

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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.

Oct

-14

No

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Mar

-15

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May

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Jun

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Sep

-15

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No

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Feb

-16

Mar

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-16

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No

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Distribución temporal de Adquisiciones Ascendente

Oct

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No

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Feb

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Mar

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No

v-18

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Feb

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Mar

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Ap

r-19

May

-19

Jun

-19

Jul-

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Au

g-19

Sep

-19

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

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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

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