Monitorización de vibraciones en puentes con acelerómetros

La medida de vibraciones en estructuras se realiza tanto en las fases de construcción y certificación como durante su vida útil, con diversos objetivos como pueden ser el establecimiento de una estrategia de mantenimiento preventivo, la implantación de niveles operativos de seguridad o la reducción de costes de utilización.

Los puentes constituyen un ejemplo de estructura que reúne unas condiciones muy especiales, debido a su complejidad constructiva y de materiales empleados, así como por su flexibilidad y por sus condiciones de utilización, especialmente en vías de gran densidad de tráfico con distinta tipología de vehículos. Estos factores, hacen imprescindible una evaluación continuada de diversos factores como las deformaciones presentes, o la rigidez. Por otra parte, fenómenos inherentes a este tipo de estructuras, como es el flameo, deben ser considerados asegurando durante la fase de diseño y posterior vida operativa, que no provocarán un fallo crítico.

Entre todas las técnicas de medida que pueden emplearse, destaca la medida de vibraciones con acelerómetros por su sencillez de instalación y utilidad de la información proporcionada, constituyendo la base del análisis modal.

Monitorización de vibraciones en puentes con acelerómetros

La medida de vibraciones en puentes se emplea con diversos objetivos y propósitos, siendo algunos de los más importantes, los que se describen a continuación

  • Análisis Modal
  • Mantenimiento y vida útil remanente de la estructura
  • Calidad de obra y desviaciones durante la construcción
  • Ajuste y calibración de modelos matemáticos
  • Diseño de sistemas de amortiguación

Los acelerómetros empleados en este tipo de medidas deben cumplir con unas características determinadas, de las cuales las principales son:

  • Número de ejes: Uno o tres en función del resultado a obtener. La medida de vibración en varios ejes, es de gran utilidad en análisis modal, especialmente a la hora de detectar distintos tipos de modos de vibración en la estructura, que implican por ejemplo torsión.
  • Tecnología: Debido a las características particulares de las vibraciones en puentes, se requieren frecuencias bajas de vibración, preferiblemente con respuestas en frecuencia comenzando en 0 Hz, así como reducidas amplitudes de medida, generalmente por debajo de 2 gs. La tecnología de capacitancia variable cumple con estos requerimientos
  • Nivel de acabado: Un acelerómetro encapsulado, proporciona una mayor simplicidad, tratándose de soluciones que permiten ejecutar las medidas justo después de la instalación, no siendo necesaria una inversión de tiempo adicional en la integración del elemento sensible.
  • Acondicionamiento de señal: De nuevo, para simplificar la cadena de medida, resulta de gran ayuda emplear un acelerómetro que proporciona una señal de salida ya acondicionada, y preferiblemente de alto nivel como +/- 1,5 V o +/- 4 V
  • Alimentación: La alimentación del sistema de transductores debe ser compatible con las fuentes habituales, como baterías de 12 V.
  • Aislamiento respecto a tierra: Altamente recomendable con el fin de evitar efectos indeseados como son los lazos de tierra, o interferencias electromagnéticas
  • Nivel de protección: Debido a que los acelerómetros estarán instalados habitualmente en intemperie, se aconseja un nivel de protección elevado, IP67 a ser posible.
  • Tipo de montaje: La rigidez en el montaje resulta de suma importancia en la respuesta en frecuencia final del acelerómetro instalado. Por otra parte, la diversidad de localizaciones de instalación, requiere de cierta versatilidad. Por este motivo, el acelerómetro debe permitir variantes para montajes mediante tornillo o mediante adhesivo.
  • Coste: Por el tamaño de la estructura y el tipo de análisis a realizar, suele ser necesaria la instalación de un elevado número de acelerómetros. Por este motivo, el coste por unidad debe ser razonable, considerando la inversión global.