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» » » Tecnologías para realizar un túnel inteligente

Referencia: Phys.org, 9 de junio 2014

Nuevas e innovadoras tecnologías de detección que permiten el primer "túnel inteligente" del mundo, están proporcionando a los ingenieros un método barato y eficaz obtener grandes cantidades de información sobre el envejecimiento de las infraestructuras en el Reino Unido, y la mejor manera de mantenerlas y protegerlas para futuras generaciones.


El túnel de Royal Mail, que fue utilizado para el transporte de correos a través de Londres desde 1927 hasta 2003, es ahora el lugar de un laboratorio subterráneo único en el que los ingenieros de la Universidad de Cambridge están monitoreando el movimiento en tiempo real, y viendo cómo afectan los cambios de túnel, como el nuevo y gigantesco túnel que está siendo construido justo debajo de él.

Cientos de sensores de bajo costo se han instalado en un tramo de 30 metros del túnel de Royal Mail, bajo la estación de Liverpool Street, donde a pocos metros por encima de la excavación se encuentra ubicada una de las nuevas estaciones de Crossrail. Ésta es una nueva línea de tren de cercanías que atraviesa Londres y abrirá sus puertas en 2018, es el mayor proyecto de ingeniería civil actualmente en construcción en Europa, y ha puesto la tecnología en el centro de sus esfuerzos, a fin de garantizar el mínimo impacto de su construcción sobre la infraestructura existente.

El túnel de Royal Mail tiene más de 2,5 metros de diámetro. En comparación, la plataforma del túnel de Crossrail que se está excavando por debajo tiene casi 11 metros de diámetro, eso es más que la altura de dos autobuses de doble piso.

"Un proyecto tan grande como Crossrail trae consigo todo tipo de desafíos de la ingeniería", aseveraba el profesor Robert Mair, Director de Ingeniería Civil y del Centro de Infraestructuras Inteligentes y construcción (CSIC) en la Universidad de Cambridge. "Uno de estos importantes desafíos es cómo excavar grandes túneles por debajo de la infraestructura urbana sin causar daños a los edificios u otros túneles."

Los dos túneles corren paralelos uno al otro durante más de 100 metros, con tan sólo unos pocos metros de separación entre ellos. Es la primera vez que se excavan dos túneles en Londres, tan cerca y paralelos entre sí, y por una distancia tan larga.

Vídeo "La realización de un túnel inteligente". Crédito: Universidad de Cambridge


Algún movimiento limitado del túnel Royal Mail, en alguna región a tan sólo unos pocos milímetros, es inevitable durante la excavación de Crossrail; sin embargo, las preguntas que la tecnología de Cambridge está respondiendo es acerca de la cantidad de movimientos que se está llevando a cabo, y sobre la forma que va tomando dichos movimientos, para ver si está dentro de los límites aceptables, ya que la mecánica de estos es bastante compleja.

El equipo de CSIC están utilizando cuatro diferentes tecnologías de sensores de bajo costo, que en su conjunto pueden detectar movimientos tan pequeños como de una centésima parte de un milímetro, lo cual permite descubrir cualquier problema potencial y corregido antes de que pueda representar un riesgo para el túnel más antiguo. Hasta la fecha, los movimientos que han tenido lugar están bien, dentro de los límites aceptables.

"Juntos, los sensores dibujan un panorama increíblemente preciso y detallado de cómo se comporta el túnel más viejo, y de esta manera informará de la mejor forma de protegerlo y mantenerlo", añadió el doctorando Mehdi Alhaddad, que ha estado supervisando el túnel de Royal Mail desde hace más de un año. "En el futuro, este tipo de tecnología también podría ser utilizada para un control eficaz y económico de gran parte de la infraestructura de la época victoriana y del siglo XX en el Reino Unido, como los kilómetros de túneles que componen el Metro de Londres, el 70 por ciento de los cuales están hechos de hierro fundido, de forma similar al túnel de Royal Mail ".

La Universidad ha estado trabajando muy de cerca con Crossrail en el monitoreo de tierra en varias de sus obras. Crossrail tiene una sofisticada y extensa gama de tecnologías, incluyendo monitores instalados a través de Londres para eliminar la posibilidad de daños a las propiedades adyacentes.

En comparación con los métodos convencionales de monitoreo, estas tecnologías de sensores instalados por el equipo del CSIC son más baratos, más fáciles de instalar, consumen menos energía y proporcionan una imagen completa de todo el túnel, en lugar de una información acerca de lo que está sucediendo en los puntos seleccionados.


La fibra óptica que ha sido instalado a lo largo del túnel muestran si el túnel se está deformando o inclinado. Los transductores de desplazamiento inalámbricos miden el desplazamiento de una parte relativa del túnel, y transmite de forma inalámbrica los datos a una estación receptora. La fotogrametría, u visión computerizada, son técnicas que permiten al equipo medir muchos más puntos que los métodos actuales y visualizar lo que está sucediendo en el túnel.

Los sensores de ultra-bajo consumo de energía y de larga duración, inventados por la estudiante de doctorado Heba Bevan, también se han instalado a lo largo del túnel. Estos sensores miden la temperatura, la humedad, la aceleración y la inclinación, y se pueden dejar en un lugar durante años sin necesidad de cambiar su batería.

"El proyecto de Crossrail ofrece una gran oportunidad para mejorar el conocimiento de nuestra profesión, que ayudará en el desarrollo de futuros proyectos en el Reino Unido y en todo el mundo", señaló Mike Devriendt, Director Asociado de la firma consultora de ingeniería global Arup, que trabajó como consultora técnica del proyecto. "Hasta ahora, no había forma de evaluar el impacto de la construcción de túneles de hierro fundido con tanta precisión milimétrica."

"Esto no sólo es increíblemente emocionante para el equipo del CSIC," dijo la Dra. Jennifer Schooling, Directora del CSIC. "También es el primero de un buen número de ellos. Es la primera vez que muchos de nuestros dispositivos revolucionarios han sido utilizados para controlar el movimiento de un túnel existente. También significará que podremos ver, por primera vez,  el efecto que tiene a grandes escalas de excavación de un túnel de hierro fundido casi en tiempo real ".

"La instalación de este tipo de sensores pueden dar una actualización continua sobre qué túneles podrían estar en movimiento y qué cambios pueden estar teniendo lugar, podemos responder a muchas preguntas importantes sobre el valor de nuestra infraestructura actual y del futuro de la misma, ya sea porque necesita mantenerse o si necesita ser reemplazado, todo este tipo de problemas pueden ser mucho mejor cuantificados", confirmó el profesor Mair.


- Fuente: Universidad de Cambridge .
- Imagen: Conexiones RoyalMail tunnels, en http://www.londonreconnections.com/
- Imagen.2. Mapa RoyalMail, en http://www.england-travel-tips.com/
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