Durante una excavación, a medida que el terreno redistribuye las tensiones, los edificios del entorno pueden inclinarse ligeramente. El monitoreo de inclinación se usa durante estos trabajos para establecer si esos cambios se mantienen dentro de la norma o si los edificios requieren intervención, cuando el movimiento supera lo que la estructura puede absorber y su integridad se ve comprometida.

La línea base

Como la mayoría de los edificios existentes tiene una inclinación natural, cada sensor instalado debe nivelarse y ponerse a cero contra una referencia topográfica antes de que comience el monitoreo. Un edificio de mampostería de los años veinte puede tener una inclinación histórica de 10 o 20 mm/m, y ese tipo de inclinación preexistente no es relevante para el monitoreo de la excavación.

La línea base es también una caracterización del movimiento normal del edificio con los cambios de temperatura y humedad. Por ejemplo, en una cara de concreto expuesta al sol, con una variación térmica diaria de 15 a 20 °C, la señal de inclinación puede alcanzar de 0.3 a 0.6 mm/m pico a pico antes de la compensación, entre estructura y sensor. Por eso los datos de las primeras cuarenta y ocho horas no deben usarse como datos de inclinación, sino leerse como la estabilización térmica del sensor tras la instalación. De una a dos semanas de registro previo a la excavación, idealmente abarcando al menos un cambio de clima, entregan la amplitud diurna, el desfase entre la temperatura del aire y la respuesta estructural y, si el edificio está ocupado, el patrón de días laborables frente al fin de semana.

Como los edificios monitoreados no suelen ser de la constructora, lo mejor es usar sensores inalámbricos en las excavaciones. Un inclinómetro LoRaWAN alimentado por batería se instala en una sola visita, transmite durante años sin intervención y no requiere un cable que cruce la propiedad. La misma ventaja aplica al monitoreo de asentamientos, del que puedes leer más en nuestro artículo sobre el monitoreo de los rascacielos de Miami con sensores inalámbricos.

El esquema mínimo para monitorear un edificio cerca de una excavación es un sensor biaxial cerca de la cimentación, uno a media altura en el lado que da a la excavación y uno en el lado opuesto para detectar comportamientos diferenciales. En edificios más altos, sensores en varios niveles de la fachada cercana permiten reconstruir un perfil de inclinación en altura, que distingue la rotación de la cimentación de la distorsión de los pisos superiores. El Tiltmeter Chain Tool de MyMove construye estos perfiles.

Los valores de umbral

Los valores de umbral los definen los ingenieros según la condición del edificio específico, su tipología constructiva, su sistema de cimentación y sus daños preexistentes. A diferencia del monitoreo de vibraciones, que cuenta con la DIN 4150-3 y sus valores guía de PPV publicados, el monitoreo de inclinación no tiene valores estándar de uso universal.

Los planes de monitoreo suelen adoptar una estructura de tres niveles construida sobre los límites clásicos de servicio. La distorsión angular de 1/500 de Skempton y MacDonald, que equivale a 2 mm/m (1 mm/m equivale a 1 mrad), sigue siendo el límite de diseño tradicional frente a la fisuración en estructuras ordinarias, por lo que los niveles de alerta suelen ubicarse por debajo, en torno a un tercio o la mitad del límite. Los niveles de acción se sitúan normalmente en o cerca de 2 mm/m, mientras que los niveles de alarma se fijan por encima del nivel de acción.

La inclinación debe monitorearse en varios puntos. Boscardin y Cording mostraron en 1989 que la rotación de cuerpo rígido es relativamente inocua, mientras que la distorsión angular combinada con la deformación horizontal puede causar fisuras. Así, un edificio que rota uniformemente 3 mm/m puede estar bien mientras que uno que se distorsiona 1.5 mm/m en un solo vano no, y por eso la inclinación se monitorea en varios puntos.

El nivel de alerta debe tener un margen por encima de las variaciones de línea base de la estructura. Por ejemplo, si la fachada tiene una amplitud de 0.4 mm/m cada tarde y la alerta se dispara en 0.5, el sistema podría enviar alarmas a diario, lo que termina desensibilizando al equipo de monitoreo. Una situación así puede derivar en problemas legales, porque las alarmas quedarían documentadas sin que la empresa actuara. Cada umbral acumulado debería además ir acompañado de un umbral de velocidad, porque la misma lectura acumulada significa cosas distintas a velocidades distintas. La rotación puede acumularse lentamente y al ritmo del programa de excavación, pero el mismo total puede llegar en las 48 horas posteriores al fallo de una bomba de drenaje.

El plan de respuesta

El plan de respuesta es un documento breve, acordado y firmado antes de que comience la excavación, que establece para cada nivel de umbral a quién se notifica, en cuánto tiempo y qué sucede en obra.

La primera acción ante cualquier superación es verificar el instrumento. A veces un pico de inclinación se debe a la temperatura y no a una rotación de la estructura. Un salto aislado en un nodo, o una deriva térmica, puede indicar un problema con el montaje del sensor. Algunos inclinómetros envían una lectura de temperatura junto con la medición de inclinación para considerar la deriva térmica en el análisis de la situación.

El esquema de escalamiento en la mayoría de los planes:

• En alerta: notificar al ingeniero de monitoreo y al ingeniero estructural el mismo día hábil, aumentar la frecuencia de registro y documentar qué estaba haciendo la excavación en ese momento (etapa, estado del drenaje, sobrecargas cerca del límite del predio).
• En acción: notificar al propietario del edificio monitoreado según el acuerdo previo a la construcción y pausar o modificar los trabajos en el límite afectado.
• En alarma: detener los trabajos en la zona afectada hasta que el ingeniero responsable haya revisado los datos, inspeccionado el edificio y autorizado por escrito la continuación.

El plan debe definir también su propio final. Cuando la excavación y las obras del sótano se completan, una comparación de cierre entre las líneas base previa y posterior a la construcción documenta si ocurrió una rotación permanente.

Preguntas frecuentes

¿Una línea base de 48 horas es suficiente alguna vez?Solo para el sensor, nunca para el edificio. Dos días indican que el inclinómetro se estabilizó térmicamente; no pueden capturar la envolvente diurna de la estructura bajo distintos climas, que es contra lo que se fijan los umbrales. Si la ventana previa a los trabajos es corta, sigue registrando durante las primeras etapas de bajo riesgo y ajusta los umbrales antes de que la excavación masiva alcance la profundidad sensible.

¿Se pueden tomar los valores de umbral de una norma, como los valores guía de PPV de la DIN 4150-3?No. Los límites de vibración se generalizan entre edificios lo suficiente como para que las normas publiquen tablas; la inclinación tolerable depende de la rigidez, la cimentación y el estado de conservación de la estructura específica. Los rangos de mm/m publicados son puntos de partida para el ingeniero responsable, no valores de cumplimiento. Citar "1.0 mm/m según práctica de la industria" sin una evaluación de la condición del edificio es el defecto más común que vemos en los planes de monitoreo adjuntos a licitaciones.

¿Se retiran los inclinómetros del edificio cuando termina la excavación?Normalmente después del reporte de cierre, no de inmediato. El movimiento del terreno continúa tras la excavación masiva a medida que las presiones de poro se reequilibran, sobre todo en suelos de grano fino, y la propia construcción del sótano carga el terreno. Mantener la red activa hasta la finalización estructural cuesta poco, con los sensores inalámbricos ya instalados.

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