CALLIDUS EN EL AVE

Con el fin de comparar el sistema de trabajo basado en Callidus con los métodos tradicionales, se ha levantado un tramo de 120 metros del túnel dels Molins, en Roda de Bará (Tarragona), perteneciente a Línea de Alta Velocidad Madrid-Zaragoza-Barcelona-Frontera Francesa, tramo Lleida-Martorell, subtramo VIII-A, entre los Pk 800+727 y 800+847, cuya plataforma ejecuta la UTE SACYR-CAVOSA.

El túnel está definido por una sección circular, de 6,86 metros de radio interior, con una altura desde la clave de 9,90 metros ( figura 4 ).

El trabajo de campo se llevó a cabo con un sistema CALLIDUS 1.1, compuesto de sensor, ordenador de control, trípode y un prisma, y un equipo de centrado forzoso, para la toma de referencias, compuesto por un trípode, una plataforma nivelante y un prisma. El procesamiento de la información se hizo con el software 3D extractor, componente del sistema, y el paquete de Ingeniería INROADS, de Bentley Systems.
Para la toma de los 120 metros de túnel se realizaron tres estaciones, separadas entre sí unos 35 metros. En cada puesta se ha realizado una exploración con una densidad de toma de datos de 0,25º x 0,25º, que supone un tamaño de cuadrícula promedio de 5x5 cm, a lo largo de unos 40 metros.
Debido a que se va a trabajar en el sistema de referencia general de la obra, se necesitó que el equipo de topografía encargado del túnel obtuviese las coordenadas del censor y el prisma de referencia en cada estación.
Cada puesta consumió 17 minutos, que incluyen el tiempo necesario para:

1- Trasladar y emplazar el censor y el prisma de referencia.
2- Observar ambos elementos con una estación total.
3- Toma de datos 3D.

El tiempo total empleado en el levantamiento para todo el tramo fue de 1 hora 5 minutos.
Callidus puede operar tanto con 12V CC como con 220V CA; en el túnel hay una instalación a 220 que fue la utilizada durante el trabajo. El consumo moderado del equipo hubiera permitido que una batería de automóvil corriente suministrase energía al conjunto de sensor/ordenador para llevar a cabo el trabajo completo sin problemas.

Figura 1: Modelo del túnel mostrando subexcavaciones en la sección.

Ya en gabinete, comenzó el proceso de los datos obtenidos en campo, empezando por encuadrar cada nube de puntos con la herramienta Local Into Global de 3D extractor, para lo que basta introducir las coordenadas respectivas del sensor y su referencia asociada. Una vez encajado cada barrido en sus coordenadas, ya podremos realizar cualquier operación que requiera posiciones absolutas, como exportar los datos de los puntos obtenidos a un programa de ingeniería, o importar información procedente de éste.

El primer paso consistió en detectar las zonas con subexcavación. Para ello, como paso previo, creamos un modelo tridimensional del túnel mediante las utilidades de INROADS y Microstation, para exportarlo a continuación en formato 3D SAT, disponible en mayoría de los paquetes CAD modernos, y que es el utilizado por 3D Extractor para el intercambio de información

Figura 2: Puntos catalogados con Inroads.

Superponiendo el modelo obtenido a la nube de puntos, podemos hacer un análisis de la geometría del túnel; especialmente, podemos verificar si hay puntos de la pared que intuyen la sección. Una vez identificados y seleccionados, procedimos a exportarlos a un fichero de coordenadas, que se procesó en INROADS para su identificación y elaboración para el replanteo en campo, con vistas a su eliminación (figuras 1 y 2). Éste proceso es casi inmediato, y permite la detección de cualquier zona defectuosa sin necesidad de hacer un procesamiento más complejo.

El siguiente paso consistió en la obtención de los modelos digitales que permitirán, con los programas adecuados, llevar a cabo las mediciones de obra. Para ello, se exportaron los puntos obtenidos a un formato texto con sus coordenadas.
Hay que tener en cuenta que los programas de generación de modelos digitales, especialmente en ingeniería civil, no contemplan la posibilidad de manejar terrenos de más de una capa, o que se plieguen sobre sí, por lo que seleccionamos los puntos de modo que se obtuviesen dos superficies: una definirá la parte superior, del ecuador de la sección del túnel hacia arriba, y otra inferior, con los puntos situados por debajo.

Figura 3: Perfil transversal (INROADS)

Una vez obtenidos los modelos digitales de la excavación, y con vistas a comparar los datos con los procedentes del método de trabajo utilizado actualmente, procedimos a obtener perfiles transversales cada 5 metros (Figura 3).
Dado que tenemos información suficiente, podemos obtener perfiles con el intervalo y la orientación que deseemos, en función de la precisión que queramos obtener en la medida. Podemos incluso cubicar entre modelos, lo que garantiza una alta precisión.

El resultado obtenido al comparar perfil a perfil, arroja una diferencia de medición pequeña (aprox. 3%), esperable por otro lado, dado que la precisión nominal en las medidas de ampos equipos es comparable, y que la constructora utiliza un software específico para la toma de perfiles, de modo que los puntos obtenidos se apartan apenas unos centímetros de la sección teórica (figura 4).

Figura 4: Perfil de la constructora con el terreno obtenido con CALLIDUS añadido.

Finalmente, debido a que los datos obtenidos se restringen a las secciones medidas, la posibilidad de detectar defectos en la excavación se limita al entorno inmediato a los perfiles analizados. Hemos comprobado al hacer el procesamiento con Callidus, con cierta sorpresa, que hay una cantidad no despreciable de zonas subexcavadas que no pueden ser detectadas con intervalos mayores de 2 metros.

La solución pasaría por reducir el intervalo entre perfiles, pero ésto aumentaría notablemente el trabajo de campo y gabinete, con lo que probablemente habría que redimensionar el equipo de topografía de la obra.
Por otro lado, el tiempo total empleado con el sistema CALLIDUS en éste tramo, sumados los tiempos de trabajo en campo y gabinete, fue inferior a dos días, y hubiese sido prácticamente el mismo independientemente de la cantidad de información que se quisiera obtener. El análisis geométrico estuvo terminado en menos de 1 hora desde el inicio del procesado de los datos.