Deformaciones y desplazamientos
Variaciones de forma y posición de los elementos estructurales a lo largo del tiempo.
Guía técnica · Página pilar
Monitorización estructural y SHM: sistemas, sensores e interpretación de datos
Observar a lo largo del tiempo el comportamiento de estructuras e infraestructuras para transformar mediciones, variaciones y vibraciones en información útil para la toma de decisiones.
La monitorización estructural no es una única técnica de ensayo: es un sistema organizado para observar el comportamiento de una estructura a lo largo del tiempo mediante sensores, adquisición, procesamiento e interpretación. A diferencia de una investigación diagnóstica puntual, que captura un estado, la monitorización construye una serie temporal.
«Una campaña diagnóstica captura un estado. La monitorización construye una serie temporal y permite observar la evolución, las variaciones y la respuesta de la estructura».
Por qué monitorizar una estructura
Muchas preguntas de gestión no pueden responderse con una sola inspección: ¿una fisura es estable o evoluciona? ¿Cómo responde un tablero al tráfico? ¿Cómo varía el comportamiento de un edificio histórico con el tiempo?
La monitorización estructural (SHM — Structural Health Monitoring) responde a estas preguntas observando magnitudes significativas de forma continua o repetida y transformando las mediciones en información interpretable.
- Verificar la evolución de un fenómeno observado
- Controlar la respuesta de la estructura a las cargas y condiciones de funcionamiento
- Apoyar las decisiones de mantenimiento y gestión
- Caracterizar el comportamiento dinámico de la obra
Estructura
Magnitud que observar
Sensores
Adquisición
Análisis
Interpretación
Decisión
Qué se puede monitorizar
Las magnitudes que observar se eligen en función de la pregunta: no se monitoriza «todo», sino lo que resulta significativo para la decisión.
Fisuras
Apertura y evolución de fisuras, con extensómetros y fisurómetros.
Inclinaciones y rotaciones
Rotaciones de elementos y apoyos, controladas con clinómetros e inclinómetros.
Vibraciones y respuesta dinámica
Aceleraciones, frecuencias naturales y formas modales de la estructura.
Parámetros ambientales
Cuando procede, magnitudes ambientales útiles para interpretar correctamente los datos estructurales.
Otras magnitudes estructurales
Parámetros adicionales definidos en función de la pregunta específica de monitorización.
Monitorización estática y dinámica
La elección entre observación estática y dinámica depende de la pregunta diagnóstica y de gestión: siguen fenómenos diferentes y utilizan sensores diferentes.
Estática
Evolución lenta en el tiempo
Sigue fenómenos de evolución lenta: deformaciones, desplazamientos, rotaciones y apertura de fisuras. Utiliza sensores como clinómetros, extensómetros y fisurómetros, con adquisiciones distribuidas en el tiempo.
DeformacionesDesplazamientosRotacionesFisuras
Dinámica
Respuesta a las vibraciones
Observa cómo vibra la estructura: aceleraciones, frecuencias naturales y formas modales. Utiliza acelerómetros y permite identificar la respuesta dinámica de la obra.
VibracionesAceleracionesFrecuencias naturalesFormas modales
Del sensor al dato: cómo se construye una monitorización
Un sistema de monitorización eficaz parte de la pregunta, no de la instrumentación disponible.
01
Definición del objetivo
La pregunta de gestión o diagnóstico a la que debe responder la monitorización.
02
Selección de magnitudes
Identificación de los parámetros realmente significativos para el objetivo.
03
Selección de sensores
Sensores coherentes con las magnitudes, la estructura y las condiciones de funcionamiento.
04
Instalación
Instalación y configuración del sistema de adquisición.
05
Adquisición y gestión de datos
Recogida y control de las mediciones a lo largo del tiempo.
06
Procesamiento e interpretación
Análisis de series temporales y lectura técnica de los resultados.
07
Presentación de resultados
Informes, documentación y umbrales de atención definidos con el cliente.
Identificación dinámica
Análisis modal e identificación dinámica
Cada estructura vibra de forma característica: las frecuencias naturales y las formas modales describen su comportamiento dinámico. El análisis modal permite identificarlas a partir de las vibraciones medidas, incluso en condiciones de funcionamiento (OMA — Operational Modal Analysis, con técnicas como OMA-SSI).
Los parámetros identificados pueden compararse con un modelo numérico (FEM) para calibrarlo, o seguirse en el tiempo para observar variaciones del comportamiento dinámico.
- Frecuencias naturales de la estructura
- Formas modales y amortiguamientos
- Identificación dinámica en condiciones de funcionamiento (OMA-SSI)
- Comparación y calibración con modelos numéricos, cuando procede
Casos y aplicaciones
Ejemplos reales de diferentes preguntas a las que puede responder la monitorización, a partir de experiencias documentadas de Novatest Engineering.
Monitorización desde la fase de construcción
Sensor integrado en la armadura antes del hormigonado: seguir el estado tensional del elemento desde su construcción.
Control de rotaciones y desplazamientos
Clinómetro y unidad de adquisición para seguir las rotaciones y los desplazamientos de la estructura a lo largo del tiempo.
Evolución de las fisuras
Extensómetro/fisurómetro electrónico para verificar si una fisura es estable o evoluciona.
Respuesta dinámica de un tablero
Análisis modal operacional (OMA-SSI) con Artemis: identificación de frecuencias y formas modales de un tablero de puente.
Calibración de un modelo numérico
Análisis modal FEM con Midas en una torre histórica: comparación entre las frecuencias medidas y el modelo numérico.
Ensayos no destructivos
Conocimiento en un momento determinado
Los ensayos no destructivos proporcionan información sobre materiales, geometría interna y anomalías en un momento determinado: son una instantánea del estado de la estructura.
Monitorización estructural · SHM
Evolución en el tiempo
La monitorización observa el comportamiento a lo largo del tiempo: series temporales de magnitudes significativas para seguir la evolución y la respuesta de la estructura.
El diagnóstico y la monitorización no son lo mismo, pero pueden utilizarse conjuntamente cuando la pregunta lo requiere.
Una investigación diagnóstica puede dar lugar a una monitorización; los datos de monitorización pueden orientar nuevas investigaciones específicas.
Guías temáticas en profundidad
Profundizar en la monitorización estructural
Guías dedicadas a los principales ámbitos de la monitorización estructural.
Análisis modal e identificación dinámica
Frecuencias naturales, formas modales y respuesta dinámica de las estructuras.
Monitorización estática
Deformaciones, desplazamientos, rotaciones y evolución de fisuras a lo largo del tiempo.
Monitorización dinámica
Vibraciones, aceleraciones e identificación de la respuesta dinámica.
Redes de sensores y SHM
Diseño del sistema de sensores, adquisición y gestión de datos.
El enfoque de Novatest Engineering
Novatest diseña y gestiona sistemas de monitorización estructural de principio a fin, desde el asesoramiento inicial hasta la interpretación de datos: cada sistema parte de la pregunta de gestión del cliente.
01
Pregunta de gestión
Qué se necesita saber y por qué.
02
Definición de magnitudes
Los parámetros significativos para responder a la pregunta.
03
Diseño del sistema
Sensores, adquisición y configuración coherentes con la obra.
04
Instalación y adquisición
Instalación en campo y recogida de mediciones.
05
Procesamiento
Análisis de series temporales y parámetros dinámicos.
06
Interpretación
Lectura técnica de los resultados en el contexto de la obra.
07
Apoyo a la toma de decisiones
Informes, documentación y acompañamiento en las decisiones de gestión.
Preguntas frecuentes
- ¿Qué diferencia hay entre monitorización estructural y ensayos no destructivos?
- Los ensayos no destructivos (END) son investigaciones puntuales que capturan el estado de un elemento en un momento determinado: geometría interna, materiales y anomalías. La monitorización estructural, en cambio, observa la evolución en el tiempo de magnitudes como deformaciones, desplazamientos, fisuras y vibraciones, construyendo una serie temporal del comportamiento de la estructura.
- ¿Qué significa SHM?
- SHM es el acrónimo de Structural Health Monitoring: un sistema organizado de sensores, adquisición de datos, procesamiento e interpretación que permite seguir el estado y el comportamiento de una estructura a lo largo del tiempo, apoyando las decisiones de gestión y mantenimiento.
- ¿Qué magnitudes se pueden monitorizar?
- Según la pregunta diagnóstica y de gestión: deformaciones y desplazamientos, apertura y evolución de fisuras, inclinaciones y rotaciones, vibraciones y respuesta dinámica y, cuando procede, parámetros ambientales. La elección de las magnitudes es el primer paso del diseño del sistema de monitorización.
- ¿Cuál es la diferencia entre monitorización estática y dinámica?
- La monitorización estática sigue fenómenos lentos: deformaciones, desplazamientos, rotaciones y evolución de fisuras. La monitorización dinámica observa la respuesta de la estructura a las vibraciones: aceleraciones, frecuencias naturales y formas modales. La elección depende de la pregunta a la que debe responder la monitorización.
- ¿Para qué sirve el análisis modal?
- El análisis modal permite identificar las frecuencias naturales y las formas modales de una estructura, es decir, su forma característica de vibrar. Se utiliza para caracterizar el comportamiento dinámico, evaluar variaciones en el tiempo y calibrar modelos numéricos de cálculo cuando procede.
¿Necesita monitorizar una estructura o infraestructura a lo largo del tiempo?
El diseño de un sistema de monitorización parte de la pregunta a la que debe responder. Los técnicos de Novatest pueden ayudarle a definir las magnitudes, los sensores y la estrategia de adquisición más eficaces.