Los sensores inalámbricos más recientes permiten instalaciones rápidas de monitoreo estructural de túneles sin necesidad de limitar el tráfico ni cerrar el túnel durante días. Este enfoque sin cables reduce las intervenciones y los costos para los gestores de infraestructura.

Acceder a los túneles

Cablear un túnel es costoso y lento. Requiere una ventana nocturna de trabajos, negociada con el operador con semanas de anticipación, para instalar los sensores y luego tender un cable largo. Una instalación así involucra toda la longitud del túnel e intervenciones extensas.

Una red inalámbrica, con la misma cobertura, se instala en un par de horas con reducciones de tráfico limitadas, porque no hay ningún cable que tender. Cada sensor tiene una batería que permite años de operación, y esta puede extenderse con un paquete de batería adicional conectado al sensor.

Qué hay que monitorear en un túnel

Convergencia

La convergencia es la reducción progresiva de la sección transversal a medida que el terreno circundante carga el revestimiento. Durante la excavación, la mayor parte de la deformación se desarrolla en una ventana estrecha alrededor del frente, desde aproximadamente un diámetro por delante hasta unos 1.5 diámetros por detrás. En túneles en operación el fenómeno es más lento, impulsado por el creep en terrenos fluyentes, los cambios en el régimen de agua subterránea y el deterioro del propio revestimiento.

Rotación del revestimiento

Las paredes de un túnel rotan y convergen. Un hastial que rota hacia el interior del túnel mientras la clave desciende indica un mecanismo distinto de la convergencia radial uniforme. En los revestimientos de dovelas la rotación también se concentra en las juntas, donde el anillo deja de comportarse como un monolito.

Movimientos inducidos por excavaciones adyacentes

Una obra cerca de un túnel existente descarga el terreno a su alrededor, y el túnel existente puede empezar a asentarse, desplazarse horizontalmente u ovalizarse. Durante las excavaciones, el túnel debe monitorearse de forma continua durante toda la duración de los trabajos, porque un levantamiento óptico semanal no capta cómo responde el túnel a la secuencia de excavación.

Cadenas inclinométricas

Los inclinómetros instalados en línea a lo largo del eje del túnel, cada uno midiendo la inclinación local del revestimiento, se integran en un perfil de desplazamiento en milímetros para todo el tramo instrumentado, usando el espaciamiento conocido entre nodos.

Un perfil longitudinal de asentamientos muestra dónde se centra la cubeta generada por una excavación adyacente y qué tan pronunciados son sus gradientes, mientras que una cadena transversal alrededor del anillo resuelve la ovalización. Estos números se comparan luego con los límites normativos. Nuestro Tiltmeter Chains Tool en MyMove calcula los perfiles a partir de los ángulos de inclinación brutos, así la conversión de milirradianes a milímetros no vive en una hoja de cálculo que mantiene un solo ingeniero.

Cobertura de radio bajo tierra

La primera objeción al monitoreo inalámbrico en un túnel podría ser el enlace de radio. Pero un túnel actúa como guía de ondas en frecuencias sub-GHz, así que las señales LoRa se propagan a lo largo del túnel mejor que en espacio urbano abierto. Mediciones de campo en túneles revestidos reportan exponentes de path loss cercanos a 1.25, con enlaces utilizables más allá de un kilómetro incluso sin línea de vista.

El mayor problema en los túneles es una geometría difícil, con curvas, cruces, galerías transversales y pozos. Por eso el gateway debe ubicarse en un portal o en la cabeza de un pozo, donde tiene backhaul celular. La cobertura puede extenderse en las curvas con Nodos de comunicación actuando como repetidores LoRaWAN. Un breve estudio de radio durante la primera visita al sitio, registrando la intensidad de señal en las posiciones candidatas de los sensores, elimina la incertidumbre antes de programar la instalación.

Preguntas frecuentes

¿Funciona LoRaWAN dentro de un túnel o el sistema necesita repetidores celulares?

Sí, LoRaWAN funciona a lo largo del túnel, y normalmente mejor que al aire libre, porque el túnel guía la señal. La red celular solo se necesita en el gateway para el backhaul, y los nodos mesh extienden la cobertura más allá de las curvas.

¿Puede una cadena inclinométrica reemplazar los levantamientos ópticos de convergencia?

Para las tendencias de deformación en continuo, sí; para la geometría absoluta de la sección transversal, no. Una cadena reconstruye perfiles de desplazamiento relativos a partir de rotaciones integradas, referidas a un punto estable. El arreglo práctico en túneles afectados por trabajos adyacentes es una cadena continua para la tendencia y un levantamiento óptico ocasional para evaluar la geometría general del túnel.

¿Cuántos inclinómetros por kilómetro se necesitan para monitorear un túnel?

Una cadena más densa resuelve curvaturas más marcadas pero acumula error de integración a lo largo de su longitud, mientras que una cadena más dispersa cuesta menos pero suaviza los detalles locales. En la zona de influencia de trabajos cercanos, secciones cada 5 a 10 metros, con espaciamiento más amplio fuera de ella, son una geometría inicial razonable. La cadena también debe cerrarse en una referencia estable en uno o ambos extremos, porque un perfil integrado es relativo por construcción.

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