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Un láser y un software hacen más segura la construcción de túneles

El láser escanea las rocas y el software crea imágenes en tres dimensiones muy precisas


Ingenieros del Virginia Tech han creado una tecnología que mejorará el proceso de construcción de túneles y otras instalaciones subterráneas. Se trata de un láser que escanea con mucha precisión la roca a excavar. Con la información recogida por el láser, el software crea imágenes en tres dimensiones que permiten a los ingenieros saber con mucha precisión cuál es la mejor ruta para hacer la excavación. De esta manera, dicen sus creadores, habrá más seguridad y se optimizarán mejor los recursos en este tipo de obras civiles. La nueva técnica ya está siendo aplicada en la construcción de un túnel de un kilómetro de longitud en la costa del Estado norteamericano de California. Por Raúl Morales.




Imagen de un punto de medición del gVT en el techo del túnel. Foto:  Jeramy Decker, Kiewit Corp.
Imagen de un punto de medición del gVT en el techo del túnel. Foto: Jeramy Decker, Kiewit Corp.
Los ingenieros cuentan con una nueva herramienta para hacer la perforación de túneles de un modo más seguro. Se trata de un software desarrollado por el Instituto Virginia Tech que proporciona imágenes detalladas en 3-D de la roca que se va a excavar, proporcionando a los ingenieros un “mapa” muy fiable de por dónde han de dirigir la excavación. Según sus creadores, esta tecnología no sólo mejora la seguridad, sino también el proceso de construcción de túneles.

La excavación del subsuelo se usa para una gran variedad de propósitos, tanto civiles como militares, incluyendo, la minería, los túneles para carreteras y trazados de ferrocarril. Otra de las aplicaciones más pujantes es la de la creación de instalaciones para almacenar residuos radioactivos. Por otro lado, el aumento de la población mundial permite vaticinar que las construcciones bajo tierra se acelerarán a medio-largo plazo.

Hasta ahora, el taladro de la roca para hacer túneles se ha hecho de un modo muy manual. Desde el punto de vista de las Tecnologías del Información (TI) el diseño y construcción de instalaciones en el subsuelo se puede decir que empieza a emerger ahora. Este software y su utilización práctica en la Autopista 1 de California son un buen ejemplo.

Un túnel con historia

La primera aplicación del software, fruto de una colaboración de dos años entre ingenieros civiles e informáticos, será en un túnel de un kilómetro de largo que permitirá a los conductores evitarse desde el año 2011 una de las partes más complicadas de la Autopista 1, que sigue la línea costera de California a lo largo de 1.000 kilómetros. En concreto, evitará el tramo llamado Devil´s Slide, situado al sur de San Francisco

La autopista en esta zona ha sido varías veces ideada a lo largo de la historia, desde que en 1940 un corrimiento de tierras la destrozara sólo tres años después de su construcción.

El túnel que está ahora en construcción fue planeado ya en los años 70, pero ha sido pospuesto muchas veces, hasta que finalmente empezaron las obras en 2005.

El software se llama “geotechnical Visualization Tool” (gVT) y lo que hace es convertir imágenes de millones de puntos de la superficie de las rocas en información web fácilmente utilizable y manipulable. Esos puntos de las rocas son tomados por un escáner láser extremadamente preciso. Los datos generados se convierten en un archivo digital permanente del material visualizado.

Según recoge la National Science Foundation, los datos escaneados, a una resolución de 5 milímetros, proporcionan información que el software convierte en datos de visualización relativos a 10 metros por delante del túnel excavado. Los ingenieros usan después el gVT para descubrir peligros potenciales, tanto en el túnel como en la construcción antes de que alguna debilidad en la roca produzca un colapso de toda la estructura.

Trazado del proyecto de la contrucción del túnel en la zona de Devil´s Slide, California. Foto: Departamento de Transportes de California.
Trazado del proyecto de la contrucción del túnel en la zona de Devil´s Slide, California. Foto: Departamento de Transportes de California.
Superar la información manual

La información en tan detallada que los investigadores pueden observar dónde las betas de las rocas están separadas e incluso cómo están orientadas las fracturas. Los investigadores pueden recrear las secciones de una roca antes de que éstas hayan caído, proporcionando un asesoramiento determinante de dónde y cómo taladrar con seguridad. Dado que los datos se pueden llevar de un sitio a otro, los ingenieros están en disposición de trasladar todos sus análisis de su base al propio túnel.

Los mapas geológicos han sido hechos tradicionalmente usando mediciones manuales realizadas directamente por los geólogos en la roca”, comenta Joseph Dove, uno de los responsables del desarrollo del gVT en el Virginia Tech. “El escaneado mediante láser para el mapeado del subsuelo es algo revolucionario porque permite recoger datos digitales directos en tres dimensiones y en alta resolución”.

Eso sí, después de un análisis minucioso de los datos escaneados, los ingenieros pueden tomar muestras y medidas manuales para confirmar sus resultados.

“Estas visualizaciones 3-D enlazan la documentación geológica con la habilidad de los ingenieros para tomar decisiones”, añade Jeremy Decker, que también ha participado en el proyecto y que ahora trabaja para la Kiewitt Pacific Company, la empresa que está excavando los túneles.





Jueves, 3 de Julio 2008
Raúl Morales
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Nota

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1.Publicado por Alexander Carvajal Jimenez el 05/10/2008 15:39

Muy Buono me parece excelente. Necesito mas Informaciòn por sobretodo el comienzo de los origenes de los tuneles..

2.Publicado por Héctor Scrofft Chacana el 09/10/2008 16:07
Parece ser un buen método y una buena posibilidad de poder conocer con rapidéz las características que presenta el macizo que se excavará. Favor continuar con la información y resultados obtenidos.

3.Publicado por leticia el 11/09/2009 02:26
todo bien solo que necesito mas informacion acerca del laser cual es su funcion como funciona y para que lugares o situaciones es adecuado su uso como es y en que consiste como se maneja gracias

4.Publicado por Byron Lòpez M el 03/11/2011 02:57
Por favor enviarme información más detallada, además de la proforma o cotización, me será de mucha ayuda para tomar una decisión para su adquisición.

Saludos

5.Publicado por Carlos Fernandez el 02/07/2012 18:33
¿Cómo puede el laser "ver" lo que hay 10 m por delante de la excavación? Que yo sepa, el laser es un rayo luminoso que no penetra en los materiales opacos como la roca. ¿Lo podrían explicar un poco mejor? Gracias.

6.Publicado por Leonardo Pradera Ostermann el 19/07/2012 17:36
Completamente de acuerdo con Carlos Fernández Tadeo.

En primer lugar dudo que en ningún túnel se haya realizado un pase de 10 m. de longitud, en segundo lugar los láser-escáner (incluso los termogáficos) no disponen de georadar ni de rayos-X.

En mi opinión lo que si se puede hacer es identificar y posicionar las familias del (fracturas) frente y medir cuidadosamente el buzamiento de cada una de las discontinuidades. Con ese dato se podría 'estimar' con cierta precisión la posición de las familias en el próximo avance.

Si se escanea cada uno de ellos podremos perfilar los planos de cada una de la discontinuidades, y con ellas, antes de dar el siguiente pase, estimar la formación de cuñas y establecer los criterios de sostenimiento más adecuados para cada caso y -con todo ello- garantizar la seguridad en la excavación.

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