equipos sÍsmicos para monitoreo de salud … · diferentes tipos de suelos: 1. arenosos (seco y...

EQUIPOS SÍSMICOS PARA MONITOREO DE SALUD ESTRUCTURAL (SHM)

César Morquecho Zamarripa

AMPERE

Monitoreo Estructural (SHM)

• Entendiendo a los terremotos

• El papel del monitoreo estructural

• Aplicaciones:

– Instrumentación de Edificios

– Monitoreo de Presas y reservorios

• Ampere: Equipos

• Casos de estudio:

– Monitoreo de edificios

– Monitoreo de puentes

– Presas y estabilidad de laderas

• Resumen

Los terremotos no matan a la gente…

… las construcciones SÍ!

Esto es debido al colapso de edificios e

infraestructura como son: edificios, líneas de

metros, carreteras y presas, que causan la pérdida

de la vida humana durante un sismo.

Entendiendo los terremotos…..

La Tierra se está moviendo…

Los sismos en el mundo…

Global seismicityCourtesy of Global Seismic Hazard Assessment Programme (GSHAP)

México es un país sísmico…

¿Qué es un terremoto?

Puentes – daños típicos

¿Cómo responden los edificios ante un sismo?


Sismo 19 Septiembre, 2017Los Girasoles, Coapa


Sismo 19 Septiembre, 2017. Movimiento de partículaLos Girasoles, Coapa

Sismo de Japón, 2011

¿Qué ocurre dentro de un edificio?

Simulación de un evento sísmico (mesa de vibración), CALTECH

Simulación de un evento sísmico (mesa de vibración), CALTECH

¿Qué ocurre dentro de un edificio?

Ambiente urbano:

Enero 17, 1994 Northridge, California,

Mw = 6.7 1.09 g (40 m/s²)

Máxima aceleración obtenida en el mundo:

Junio 13, 2008 Iwate-Mayigi Nairiku, Japón

Mw = 6.9 3.94 g (10 m/s²)

Por lo tanto: la INTENSIDAD SÍSMICA es un factor importante, NO la magnitud.

¿Cuál es la diferencia entre intensidades a iguales magnitudes?Posibles causas son: Efecto de sitio - amplificación, profundidad, tipo de falla

Magnitud vs Intensidad

Tenemos una obligación Legal y Moral, de monitorear edificios y estructuraspara salvaguardar la vida humana.

Licuefacción

Zonificación Sísmica (CDMX)

Diferentes tipos de suelos:

1. Arenosos (Seco y granulado)

2. Limosos (suave cuando es seco /

jabonoso cuando está mojado)

3. Arcilloso (pegajoso cuando está

húmeda / suave cuando está seco)

4. Pantanoso (húmedo)

5. Suelo salino (seco)

Efectos por ondas sísmicas




• Aplicaciones:



• Ampere: Equipos





• Resumen

Beneficios del Monitoreo Estructural

Después de un terremoto, un sistema de monitoreo

estructural sísmico permite una evaluación rápida de

la integridad estructural, para que con ello se pueda

tomar decisiones rápidas sobre el uso o la ocupación

de la misma estructura.

Permite a los dueños y autoridades:

• Monitorear la respuesta en tiempo real de una estructura

con motivos de seguridad e integridad operacional

• Monitorear un umbral de aceleración (Daños)

• Toma de decisiones posteriores a un evento, basados en

DATOS en tiempo real

• Desarrollar protocolos ante la ocurrencia de un evento y

actualizar programas de seguridad

• Monitorear el tiempo de vida de la estructura (Structural

Health Monitoring) y proteger su inversión

• Reducción de primas de seguros

Beneficios del Monitoreo Estructural




• Aplicaciones:



• Ampere: Equipos





• Resumen

CFE, Mapa.

Mapas de Peligro Sísmico

Ciudad de México, altamente vulnerable

¿Porqué? * Riesgo Sísmico

smo.kenken.go.jp

Efecto de amplificación

Monitoreo de Edificios

P: Después de un sismo, ¿Cómo puedo saber si mi edificio es

seguro?

R: Llevando una inspección manual de seguridad completa*

P: ¿Cuánto tiempo demorará? Si tengo 100, 1000 o más edificios

en mi área……!!!!!

P: ¿Qué hago durante la revisión e inspección?

– ¿Desocupar el edificio?

– ¿A dónde va la gente ?

– ¿Quién paga por esto?

– ¿Cuánto dinero se pierde?

Obligaciones Legales

Extract from:

National Building Code of the Philippines – EDIFICIOS GUBERNAMENTALES

• APPROVED in the City of Manila, Philippines, this 12th Day of January 2015,

• Rogel. I.O L Singson, Secretary.

Obligaciones Legales

Extract from:

National Building Code of the Philippines – EDIFICIOS PRIVADOS

Beneficios – Monitoreo Estructural

• Se puede garantizar la vivienda y por lo tanto la ocupación

• Tomar decisiones posteriores al evento sísmico basadas en datos precisos en

tiempo real

• Monitorear la “vida de la estructura” y su estado de salud (Structural Health

Monitoring)

Sistema básico:

• Acelerómetro Digital Triaxial,

localizados en: Sótano, en medio

de la estructura y en la azotea

• Sistema de tiempo UTC vía GPS o

vía servidor NTP (Ampere

solución)

• Disparo PGA en los equipos y

central de registro

• Cálculos y advertencias o alarmas

del disparador realizados en la

computadora de monitoreo del

edificio y también enviados al

Centro de datos

• PGA = Peak Ground Acceleration

Monitoreo sísmico para edificios

smo.kenken.go.jp

Configuración- Edificios

GPS

referencia

rotación

desplazamiento

Cableado

GPRS

WiFi Centro de Datos

Desplazamiento y rotación

smo.kenken.go.jp

Configuración – Campo Libre

Instalación TípicaAcelerómetro en

azotea

Centro de

Adquisición de

datos

Instalaciones típicas

smo.kenken.go.jp

Configuración- Edificios

B1

B1

B1

1F2F3F4F

6F

3取2機制

避免誤報

安裝於B1，P波接收確實

Broad-casting

Fire

System

Alarm

P

5F




• Aplicaciones:



• Ampere: Equipos


– Monitoreo de edficios


– Transporte


• Resumen

Presa Koyna

Maharashtra, India

1967, magnitud 6.7 EQ

180 personas muertas

Sismicidad Inducida…. puede dañar

Sismicidad inducida de la presa Koyna

Monitoreo de Presas y reservorios

• Monitoreo estructural

– Seguridad y estabilidad de la estructura

• Monitoreo Geotécnico

– Estabilidad de laderas, ejemplo riesgo por colapso

• Sismicidad Inducida

– Base sísmica

– Evitar Colapsos

Instalación típica en presas

Tipos de reservorios

• Sobre la tierra

• Bajo la tierra

Shih-kang Dam,

Taiwan,

Destruida por

Chi-chi EQ

(M 7.6)

21 Sep 1999

Sensores:

Acelerómetros

¿Porqué los resorvorios deben ser monitoreados?

Caso del reservorio Shikh-kang




• Aplicaciones:



• Ampere: Equipos




– Transporte


• Resumen

Instrumentos

LOS EQUIPOS SÍSMICOS NO SOLO MIDEN TERREMOTOS

Ellos registran todo tipo deVIBRACIONES E

INCLINACIONES DEL TERRENO

Instrumentos

Solución: Monitoreo de Edificios

Hardware

• Acelerómetros

• Digitalizadores

• Accesorios

Instalación

• Casetas o bóvedas

• Telemetría (Radio, satelital, GPRS, etc.)

Software y monitoreo en tiempo real

• Central de registro

• Solución de software

El acelerómetro Güralp familia 5

El más vendido de nuestros equipos: Acelerómetro

Cuenta con digitalizador integrado y modulo de

comunicaciones

• +/- 4G escala completa

• DC a 100Hz

• >151 dB Rango dinámico

• Conversor de 24-bit

• SOH, complete operación y calibración

• Recomendado para edificios.

Equipos de Aceleración

P-Alert

Nuestro “Switch” Sísmico

Cuenta con digitalizador integrado

• +/- 2G escala completa

• MEMS

• Protocolos industriales

• Conversor de 16-bit

• 4 Algortimos de disparo

• Alarmas

Equipos de Aceleración

Alto desempeño, compactos y de bajo consumo.

Con digitalizador y modulo de Comunicaciones incluido

Respuesta de DC – 200Hz y amplio rango dinámico

5TDE/5TCDE FORTIS 5U 5TB

Acelerómetro digital

Triaxial con modulo de

comunicaciones

Compacto con ganancia

variable

Uniaxial

acelerómetro

Pozo Acelerómetro

Equipos de aceleración

Nuestro nuevo equipo

Fácil despliegue e instalación

Opera en cualquier posición

No es necesario la orientación

Radian

Güralp 5TDE, configuraciones

• Cada sensor es capaz de trabajar de manera

autónoma

• Interconexión de sensors para disparo o tiempo

• Datos en tiempo real y “streaming”

• Disparo de eventos y registros locales

• Almacenamiento interno de 16Gb (> 6 meses datos)

• Monitoreo de estado de salud y reporte

• Sincronización GPS o vía NTP

• Acceso seguro y control remoto

5TDE

5TDE

The Güralp Fortis

El major de su clase!

Rápido de instalar en cualquier ambiente.

• Cambio de ganancia de manera remota o local

• desde 0.5 a 4.0 g

• Respuesta DC to 100Hz

• Rarngo Dinámico >172 dB

• Ligero (1.1 kg)

• Bajo consumo (1.3 W)

• Auto-centrado

Fortis

Telemetría y software

Alertas y Mapas de intensidad

SCREAM! - Seismometer Configuration, Real-time, Acquisitionand Monitoring

ARTeMIS Software de Análisis Modal

ART3 Software de Análisis Estructural




• Aplicaciones:



• Ampere: Equipos

• Casos de estudio



– Transporte


• Resumen

Torre Esentai (Kazakhstan)

Güralp instrumentación

Edificio de 36 pisos con Sistema en tiempo

real , sistema de alarma para Sismos y

software de análisis modal.

Equipos:

21 sensores uniaxial 5U

3 sensores triaxiales 5TC

6 Digitalizadores DM24

CASO

DE ESTUDIO

Diagrama

Torre Esentai (Kazakhstan)

CASO

DE ESTUDIO

Singapur

La legislación obliga el monitoreo de edificios

Por lo tanto 50 edificios instrumentados desde 2011

CASO

DE ESTUDIO

Background

La mezquita Fatih fue construida por el Sultán Mehmed el conquistador en los

años 1463-1471, se ubica sobre la iglesia bizantina de los Santos Apóstoles, la

cuál fue demolida para la construcción de esta. Los materiales de la demolición

de la Antigua iglesia sirvieron de materiales para la construcción de la mezquita

Mezquita Fatih

CASO

DE ESTUDIO

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/78/FatihMosque.jpg

Mezquita Fatih - instrumentación

Artemis Analysis Software

13 x Acelerómetros digitales (CMG-5TD)

13 x Serivodres seriales UPS (CMG-SSU)

1 x WiFi GPS dentro de la mezquita para

sincronización

Cableado Ethernet

Servidor SCREAM

CASO

DE ESTUDIO




• Aplicaciones:



• Ampere: Equipos





• Resumen

Monitoreo de viaductos

40 estaciones fueron instalados en intervalos regulares en una

longitud de 250 Km. Cada estación contiene Dos (2) Guralp 5T

sensores triaxiales, conectados a una red utilizando digitalizador

DM24

KOREA

CASO

DE ESTUDIO

Estambul: Tunel de tren rápido

CASO

DE ESTUDIO

IREAL Railway China

• Monitoreo de una sección de 30 Km

• Una estación cada 1Km

• Los datos son enviados cada segundo

a muy baja Latencia (<100ms) sobre

fibra optica

• Baja latencia

CASO

DE ESTUDIO

Monitoreo de vibración ambiental utilizando Guralp 5T

Viaducto Millau, Francia

CASO

DE ESTUDIO

Viaducto Millau, Francia

• Llevado a cabo por ViBest (Laboratory of Vibrations and Structural

Monitoring, www.fe.up.pt/vibest ) y FEUP (Facultad de Ingeniería de

la Universidad de Porto, Portugal)

• Ruido Ambiental registrando 960 segundos cada sección

78.52 92.48 92.48 78.52

171m 342m342m

78.52 92.48

P7P1 R1 R2

342m 342m 342m 342m

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27

CASO

DE ESTUDIO

http://www.fe.up.pt/vibest




• Aplicaciones:



• Ampere: Equipos


– Monitoreo de rieles



• Resumen

ITAIPU (Brasil)

Background

La presa en producción más grande del mundo, cuenta

con una red sísmica (sismicidad inducida) y una red

acelerográfica (monitoreo structural).

Hechos

Vigente

Área 1400 Km2CASO

DE ESTUDIO

ITAIPU (Brasil)

CASO

DE ESTUDIO

Presa Konya, India

Presa Konya, India: Monitoreo de laderas

5TD

5TB

Presa Konya, India: Monitoreo de laderas

Medición de Referencia

Sismo

Comparar mediciones

Análisis (con ARTeMIS)

Análisis (con ARTeMIS)

¿Cambio de Frecuencia? Diagnóstico de daños

Fatih Sultan Mehmet Bridge, Turkey

Detección de daños

MEMS vs FBA

Ventajas:

• Pequeños

• Menor consumo

• Buena respuesta a altas frecuencias (~ 1 kHz)

Desventajas:

• Sensor activo require siempre energía

• Ruidoso (self-noise) a bajas frecuencias

• Respuesta deficientes a bajas frecuencias (<1 Hz), en

gran parte debido a su pequeña masa

• Piso de ruido plano a aceleración, agrava los problemas

de ruido a bajofrecuencia (<1 Hz)

MEMS vs FBA

Ventajas:

• Mayor resolución

• Amplio rango dinámico

• Buena respuesta a bajas frecuencias

• Nivel de ruido óptimo

• Bajo consumo

Desventajas:

• Costo

Datos de Contacto.

AMPERE Instrumentación y Telemetría

www.ampere.mx

[email protected]

México

+52(55) 8421-2607

Chile

+56(22) 570-9442

Perú

+51(1) 705-2216

Argentina

+54(11) 5168-5857

Colombia

+57(1) 508-6969

EUA

+1(720) 243-5779

Nombre: César Morquecho

Puesto: Gerente de sismología

Email: [email protected]

Celular: +52 1 55 4511 6036

equipos sÍsmicos para monitoreo de salud … · diferentes tipos de suelos: 1. arenosos (seco y...

Documents