equipos de auscultación e instrumentación

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EQUIPOS DE
AUSCULTACIÓN E
INSTRUMENTACIÓN
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EQUIPOS DE AUSCULTACIÓN E INSTRUMENTACIÓN
1.
EQUIPOS DE AUSCULTACIÓN E INSTRUMENTACIÓN ............... 2
2.
CONTROL DE MOVIMIENTOS ........................................................ 1
2.1.
INCLINOMETRÍA .................................................................................................. 2
2.2.
DESPLAZAMIENTOS INCREMENTALES (MICRÓMETRO DESLIZANTE)......................... 3
2.3.
DESPLAZAMIENTOS SEGÚN TRES DIRECCIONES EN UN SONDEO (TRIVEC) ............... 4
2.4.
EQUIPO DE EXTENSÓMETRO MÚLTIPLE PARA CONTROL DE MOVIMIENTOS EN OBRA .. 5
2.5.
CONTROL DE DEFORMACIONES (LVDT) ............................................................... 6
2.6.
CONTROL DE GIROS (CLINÓMETRO)..................................................................... 7
2.7.
EQUIPO PARA MEDIDA DE INCLINACIONES ............................................................ 8
2.8.
CONTROL DE APERTURA DE GRIETAS................................................................... 8
2.9.
EQUIPOS TOPOGRÁFICOS PARA EL CONTROL DE MOVIMIENTOS DE OBRA .............. 10
2.10.
CONTROL DE CONVERGENCIAS ......................................................................... 11
2.11.
CONTROL DE ASIENTOS MEDIANTE LÍNEA CONTINUA ........................................... 12
3.
CONTROL DE TENSIONES ........................................................... 13
3.1.
CONTROL DE PRESIONES TOTALES .................................................................... 14
3.2.
SONDA PARA EL CONTROL DE NIVELES PIEZOMÉTRICOS ...................................... 15
4.
AUSCULTACIÓN DINÁMICA......................................................... 16
4.1.
INSTRUMENTACIÓN PARA LA AUSCULTACIÓN DINÁMICA ....................................... 17
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Control de movimientos
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Inclinometría
Descripción
Un sistema inclinométrico comprende un sensor con forma de torpedo que contiene
un transductor de inclinaciones. El sensor va conectado a una unidad de lectura
digital mediante un cable graduado que mide la profundidad. El sensor se introduce,
por medio de un sistema de guías rodantes, en una tubería especial de instalación
que se coloca en el interior del sondeo del relleno o estructura a auscultar. El
transductor de inclinación permite una desviación horizontal entre el eje del sensor y
el plano cuya verticalidad se mide. Las medidas de inclinación y de profundidad del
sensor recogidas se utilizan para calcular la desviación horizontal (dada en mm) de
la tubería respecto a la verdadera vertical. El sensor inclinométrico del que se dispone
en el Laboratorio cuenta con dos servo-acelerómetros que proporcionan la
desviación horizontal según dos ejes perpendiculares entre sí.
Características técnicas del equipo del laboratorio
Rango de trabajo
Longitud del sensor entre elementos rodantes:
Sensibilidad del sensor:
Resolución de unidad de lectura digital:
Resolución de unidad de lectura electrónica:
 30º
500 mm
0,01 mm
0,1 mm
0,01 mm
Aplicaciones
Las medidas obtenidas permiten el control de los movimientos horizontales de una
vertical en presas de tierra, taludes, muros de contención, etc. Es un instrumento de
gran utilidad para detectar y controlar deslizamientos y otros tipos de inestabilidades.
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Desplazamientos incrementales (Micrómetro deslizante)
Descripción
El micrómetro deslizante es un aparato de alta precisión para medir la deformación
axial a lo largo de un sondeo. Para ello lleva incorporado un sensor tipo LVDT. El
micrómetro se introduce dentro de unos tubos de PVC, los cuales se han inyectado
previamente al terreno o al material en estudio. Los tubos disponen de unas uniones
cada metro que funcionan como puntos de referencia para las medidas. El
micrómetro puede encontrarse en dos posiciones, la primera permite el
desplazamiento a lo largo del sondeo, la otra consiste en una posición fija de medida
en las uniones entre tubos. La primera medida, justo después de que la inyección
haya fraguado, dará la distancia exacta entre las uniones a lo largo de todo el sondeo.
Con las siguientes medidas se obtendrán los incrementos de longitud entre cada una
de las uniones de los tubos según se vayan deformando al seguir al medio
circundante a lo largo del tiempo. La suma de los desplazamientos registrados en
cada tramo proporciona los movimientos acumulados a lo largo del eje del sondeo.
Características técnicas de los equipos del laboratorio
Base de medida
Rango de medida
Precisión
Sensibilidad
1000 mm
10 mm ( 5 mm) opcionalmente 20 mm ( 10 mm)
100 mm ( 50 mm) opcionalmente para suelos blandos
 0,003 mm
 0,03 mm para suelos blandos
0,001 mm
Aplicaciones
El micrómetro deslizante puede utilizarse para el estudio de deformación de
estructuras como presas de hormigón, pilotes y muros pantalla, etc. También se han
utilizado para determinar los asientos en el entorno de obras subterráneas y túneles.
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Desplazamientos según tres direcciones en un sondeo (Trivec)
Descripción
El Trivec es un aparato de alta precisión que determina la evolución de los
desplazamientos en las tres direcciones ortogonales de un sondeo vertical. En
esencia consiste en la integración en un mismo aparato de un micrómetro y dos
sensores inclinométricos. Los tubos que se introducen en el sondeo presentan las
mismas uniones cada metro descritas en el micrómetro y que proporcionan la
posición fija necesaria para la medida con el sensor.
Características técnicas del equipo del laboratorio
Base de medida
Micrómetro
Inclinómetros
Rango de medida
Precisión
Sensibilidad
Rango de medida
Precisión
Sensibilidad
1000 mm
20 mm ( 10 mm)
 0,003 mm
0,001 mm
 14º respecto la vertical
 0,05 mm/m (10”)
0,005 mm/m (1”)
Aplicaciones
Entre las aplicaciones destaca el estudio de inestabilidades y de deformaciones en
terraplenes, determinación de asientos en las inmediaciones de obras subterráneas,
etc. En estructuras se usa para el estudio de deformaciones de presas y elementos
como pilotes y muros pantalla.
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Equipo de extensómetro múltiple para control de movimientos en obra
Descripción
Son aparatos que se instalan en sondeos y permiten medir movimientos relativos
entre la boca del mismo y uno o varios puntos situados en el interior, anclados
solidariamente al terreno correspondiente. Para ello se utilizan varillas que tienen un
extremo anclado en el punto interior del sondeo que se desea controlar y el otro
extremo sobresaliendo de la boca de perforación. Los movimientos del terreno se
transforman en desplazamientos de las varillas situadas en la superficie, los cuales
son medidos mediante un sistema mecánico o con transductores eléctricos situados
en la boca de la perforación.
Características técnicas del equipo del laboratorio
Capacidad máxima ocho puntos de anclaje
Sistema de medición: Varillas ancladas
Lectura mecánica, mediante flexiómetros o por medio de transductores.
Precisión de 0,01 mm.
Aplicaciones
Medida de asientos en laderas y presas de tierras. Control de movimientos cerca de
túneles y centrales subterráneas.
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Control de deformaciones (LVDT)
Descripción
Los transductores de desplazamiento tipo LVDT funcionan desplazando un núcleo
de Níquel – Hierro de forma axial dentro de una bobina. La posición del núcleo origina
la correspondiente distribución de inductividad en ambas mitades de la bobina, que,
mediante el sistema electrónico integrado, se transforma en una señal proporcional
al desplazamiento.
Características técnicas
Las características de los transductores dependen de la finalidad de la medida, en
general existen aparatos con características que varían entre los siguientes valores:
Rango de medida
Linealidad
10 a 50 mm
 0,25 % a 0,5 % del rango
Aplicaciones
Medida de desplazamientos y deformaciones, utilizándose tanto en medidas
estáticas, por ejemplo en las pruebas de carga estática, como en medidas dinámicas,
caso de la auscultación de desplazamientos de carriles y traviesas al paso de
ferrocarriles de alta velocidad.
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Control de giros (Clinómetro)
Descripción:
El clinómetro es un aparato de medida que puede usarse para medir tanto ángulos
verticales como horizontales y sus respectivas rotaciones a lo largo del tiempo. Para
ello primero se disponen embebidas en el material a medir los tornillos de soporte
solidariamente anclados. Sobre ellos se coloca bien el lector de medida (caso de
medida horizontal) o el soporte triangular de apoyo y sobre éste el lector (para el caso
de medida de la rotación sobre la vertical). El lector cuenta con un sensor que
consiste en un péndulo electrónico de alta sensibilidad. En cada punto de medida se
toman dos lecturas separadas por 180º y se promedian. La medida resultante está
referida a 1 metro (m/m). El clinómetro cuenta con un aparato de calibración para el
control periódico de su sensibilidad.
Características técnicas del equipo del laboratorio:
Rango de medida
Sensibilidad por dígito
Precisión
 50 mm/m (2,86º)
 0,001 mm/m
 0,2 %
Aplicaciones:
El clinómetro se usa para la determinación del cambio de inclinación de estructuras
como edificios, puentes, presas, túneles, etc.
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Equipo para medida de inclinaciones
Descripción:
Es un aparato que consta de tres elementos: la placa base de control, el sensor y el
equipo de lectura.
El sensor proporciona una señal eléctrica proporcional al seno del ángulo de
inclinación de su base con la horizontal o vertical. El sistema de lectura del sensor se
realiza mediante un servo-acelerómetro y se efectúa estacionando la base del sensor
sobre la placa base de control mediante dos barras de alineación situadas en la base
del sensor y poniéndolas en contacto con los salientes de la placa base de control,
cada vez que se realiza una lectura.
Características técnicas del equipo del laboratorio:
Rango de medida
Sensibilidad
30º con la horizontal o vertical
10 segundos sexagesimales
Aplicaciones:
Control de movimientos angulares (horizontales y verticales) de inmuebles, muros,
pilotes, etc.
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Control de apertura de grietas
Descripción:
Para el control de apertura de grietas se introducen en el material tres pernos,
fijándolos solidariamente con mortero. Para su colocación se utiliza la plantilla
triangular, disponiéndose uno de sus lados sensiblemente paralelo a la grieta a medir.
Durante las sucesivas medidas se coloca el aparato de medida sobre los pernos,
registrándose las tres longitudes de los lados. La evolución de la apertura de la grieta
queda de esta forma geométricamente definida.
Características técnicas de los equipos del laboratorio:
El Cedex cuenta con tres aparatos de medida, los tipo D350, D500 y 250:
Longitud de medida
Rango de medida
Precisión
D350
350 mm
25 mm ( 12,5 mm)
 0,010 mm
D500
500 mm
40 mm ( 20 mm)
 0,010 mm
250
250 mm
10 mm ( 5 mm)
 0,010 mm
Aplicaciones:
Medida de desplazamiento en fisuras y juntas (por ejemplo en edificios, presas,
puentes, etc) y también movimientos y deformaciones sobre estructuras de hormigón
o acero, sobre muestras etc. Con calibración controlable en cualquier momento por
medio de una barra-test.
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Equipos topográficos para el control de movimientos de obra
Descripción
Para el control de movimientos, tanto en estructuras como en obras de tierra
(desmontes, terraplenes, pedraplenes, etc), se dispone de un conjunto de aparatos
topográficos de alta precisión tales como; niveles, estaciones totales, plomada
óptica, miras de invar., etc.
Características técnicas de los equipos del laboratorio:

Un nivel ZEISS NI-2 de 32 aumentos, dotados de nivel esférico de sensibilidad
15’/2 mm, campo visual de 2,3 m por cada 100 m. Se les puede acoplar sobre
el tubo del objetivo un micrómetro de placa plana, mediante el cual es posible
alcanzar la elevada exactitud de  0,5 hasta  1 mm. También se les puede
acoplar un prisma (plomada óptica) con el que poder desviar la visual del NI2 por un ángulo recto y a una exactitud de pocos segundos.

Dos estaciones totales. Un modelo WILD TC2002, con sensibilidad de 0,1‘’ y
desviación típica de 0,5’’ para medición de ángulos y una precisión en medida
de distancias sobre prismas (3 a 120 m) de  0,2-0,3 mm. El otro es un modelo
Pentax ATS, con un rango en distancias de 2400 m y precisión (2+2 ppm x
D) mm, y una medición de ángulos con una precisión de 1’’ y sensibilidad de
0,5’’/1’’.

Tres miras de invar, dos de longitud 2 m y divisiones de 0,5 cm y una de 3 m
de longitud con divisiones de 1 cm.
Aplicaciones
Medidas de movimientos (asientos, giros, etc) de edificios, estructuras, terraplenes,
canales etc. Medición de movimientos durante la realización de pruebas de carga.
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Control de convergencias
Descripción
Para el control de convergencias se disponen dos anclajes como puntos de referencia
de la distancia que se va a auscultar en la estructura (existen diversos tipos de
anclajes apropiados para distintos materiales). A estos anclajes se conecta el hilo de
Invar de la longitud requerida junto con el aparato llamado distómetro. Se utiliza hilo
de Invar ya que sometido a una tensión uniforme permanece con una longitud
constante prácticamente independiente de la temperatura. El distómetro contiene el
medidor de desplazamiento y el aparato tensor. Durante la medida el aparato tensor
da la tensión requerida al cable y con el medidor se obtiene la convergencia entre los
puntos de referencia. El aparato dispone de calibradores tanto del aparato tensor
como del medidor de desplazamiento.
Características técnicas del equipo del laboratorio:
Longitud del hilo de Invar
Variación de longitud
susceptible de medición
Precisión (error medio cuadrático):
1 a 50 m
100 mm
 0,02 mm para longitud hasta 20m
10-6 L, para longitud mayor de 20m
Aplicaciones
Mide la variación de longitud entre dos puntos unidos a través de hilo de Invar. Las
aplicaciones más usuales son control de control de convergencias en estructuras, por
ejemplo bóvedas, secciones de túnel, seguridad en canales o zanjas, etc.
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Control de asientos mediante línea continua
Descripción
Con este método es posible seguir el curso de los asientos en un número de
secciones y de puntos de un terraplén. Para ello se dispone una tubería-guía
horizontalmente, por ejemplo de plástico resistente y suficientemente protegida, a la
altura elegida en la sección transversal del terraplén a medir. En general se dispondrá
durante la construcción aunque es posible atravesar un terraplén existente con una
máquina de sondeos. La tubería se hunde con el terraplén al producirse los asientos.
El sistema de auscultación consiste en introducir por la tubería-guía otra tubería que
consta a su vez de dos tubos, uno exterior de nylon, relleno con la mezcla aguaanticongelante, y otro también de nylon de menor diámetro, que sirve a la vez como
referencia para la presión atmosférica y para contener en su interior un cable
mediante el cual se transmiten al instrumento de lectura las modificaciones del
transmisor de presión que va en su extremo. La presión en el transmisor corresponde
en cada momento a la diferencia de altura entre este y la superficie del líquido de la
tubería. Conocida por topografía la cota del punto fijo donde se coloca el medidor y
al poder medir la altura sobre el punto fijo de la superficie libre, restando el valor del
transductor de presión tendremos la cota de la sonda y por tanto la evolución de los
asientos en el tiempo a lo largo de esa alineación.
Características técnicas del equipo del laboratorio:
Rango de medida de la unidad de lectura: 0- 10.000 mm (opcionalmente 20000 mm)
Precisión de la unidad de lectura:
0,01 %  2 unidades
Rango de medida del transmisor:
0-1 bar (0-100 kpa)
Aplicaciones
Medida de asientos en terraplenes en secciones no accesibles mediante las
técnicas usuales
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Control de tensiones
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Control de presiones totales
Descripción
Las células de presión total están formadas por dos placas de acero soldadas entre las
cuales se encuentra situado un fluido considerado incompresible. La célula está
conectada mediante un tubo de acero a un transductor formando un circuito hidráulico
cerrado. Cuando se aplica una presión sobre la célula esta presuriza el fluido lo cual es
medido por el transductor de presión. Este transductor puede ser neumático, de cable
vibrante, o tipo banda extensiométrica. La salida en voltios del transductor es después
transformada a unidades de presión con la carta de calibración de cada célula que
suministra el fabricante.
Características técnicas
Las dimensiones de las placas son variadas, en general circulares de  = 170 mm:
Rango de medida:
Linealidad:
Alimentación:
Sensibilidad:
0,1 – 0,5 N/mm2
 0,1 % rango
 2,5 v
 0,5 % rango
Aplicaciones
Las células de presión total están diseñadas para medir presiones actuando sobre
superficies planas, usándose para obtener tensiones tanto verticales como horizontales
en las distintas capas de infraestructuras carreteras y ferroviarias. Otras aplicaciones
comunes en cuanto a medida de tensiones se encuentran en las cimentaciones de
estructuras, presas, construcción de túneles etc.
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Sonda para el control de niveles piezométricos
Descripción
Para medir la evolución del nivel piezométrico de una zona se introduce en los sondeos
este sensor. Por cambio de conductividad de los electrodos situados en su extremo, al
introducirse en el medio líquido, se induce una corriente que provoca una señal luminosa
o acústica. En este momento se registra la profundidad a la que se encuentra el sensor
mediante el cable graduado. De esta manera se controla el nivel de agua que se
pretende medir y se puede seguir su evolución en el tiempo.
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Auscultación dinámica
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Instrumentación para la auscultación dinámica
Descripción
Esta instrumentación permite el estudio de acciones dinámicas alcanzando un registro
en la toma de datos de hasta 20000 muestras por segundo con los sistemas de
adquisición de que se dispone. Esto hace posible el estudio, como ejemplo, de la
respuesta dinámica de la superestructura e infraestructura de las líneas de alta
velocidad ferroviaria frente al paso de las circulaciones a velocidades comerciales de
explotación.
Características técnicas
Dentro del conjunto de instrumentación dinámica disponible en el mercado, cada una
con sus características propias según su aplicación específica , los aparatos que ha
venido utilizando el Laboratorio son:
Transductores de desplazamiento tipo ménsula para medida de desplazamientos
verticales relativos traviesa-subbalasto y traviesa-capa de forma. Rango de medida
de 25 mm y sensibilidad de 0,01 mm.
Transductores de desplazamiento tipo potenciométrico para la medida de los
desplazamientos verticales carril-traviesa. Con rango de medida de 25 mm y
sensibilidad del 0,25%.
Sistema óptico láser para obtener los desplazamientos verticales absolutos del carril
y traviesa no requiriendo contacto físico entre la base de referencia de movimiento
y el punto sobre el cual se mide. Rango de medida uniaxial de 20 mm y no linealidad
típica de 0,1%.
Geófonos para medir velocidades de vibración en traviesa (para frecuencias de 1 
0,05 Hz) y carril (frecuencias de 2  10% Hz).
Acelerómetros para el control de aceleraciones en traviesa y carril.
Bandas extensiométricas para la medida de la tensión transmitida al carril por cada
eje de las circulaciones (bandas de cortante y flexión).
Aplicaciones
Estudio de la acción dinámica de circulaciones sobre estructuras o sobre los elementos
de las líneas de alta velocidad ferroviaria.
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