Sensores evalúan presión y deformaciones en muros de suelo o relaves en tranques y embalses

• Iván Bejarano, especialista del Idiem, explica que los sensores captan una gran cantidad de datos, que contribuyen a emitir alertas y a aplicar medidas correctivas.

Los sensores son dispositivos fundamentales para monitorear el comportamiento de estructuras o incluso grandes masas de suelos, dentro de las cuales están los muros en los tranques de relaves mineros o embalses de agua. En la medida en que las obras van creciendo en su capacidad con el paso del tiempo, ante eventos climáticos o sísmicos, estas estructuras pueden verse afectadas.

Sin embargo, el comportamiento inesperado de estas grandes masas de suelo que podrían experimentar a lo largo de su vida útil, es advertido a tiempo gracias a sistemas de instrumentación que monitorean en tiempo real el comportamiento de los muros, apuntando a parámetros críticos tales como la presión del agua y las deformaciones.

La información de estos sensores, instalados de forma estratégica en estas obras, es fundamental para la seguridad de la propia infraestructura y del entorno, explica el ingeniero del IDIEM, Iván Bejarano. “El hecho de tener instrumentado un muro permite tener alertas tempranas que, ante algún evento, principalmente climático o sísmico, pueda generar un colapso que podría dañar el muro, infraestructuras cercanas, comunidades aledañas o bien producir daños ambientales”.

El Centro de Investigación, Desarrollo e Innovación de Estructuras y Materiales (IDIEM) ha desarrollado diversos proyectos de este tipo con empresas de la gran minería, entre ellas la estatal CODELCO, en los últimos diez años. “En la medida que los muros crecen, y por tanto tiene más capacidad de embalsar agua o relaves, aumenta la necesidad de proteger y resguardar esta infraestructura, a menudo instaladas en valles de la zona central en los que se ubican muchas veces centros poblados aguas abajo” explica Bejarano.

A lo que agrega, “los muros son los puntos más críticos en estos sistemas, por lo que existe el mayor riesgo de sufrir colapso. Al estar instrumentados podemos saber cómo se comportan, en especial en un país sísmico como el nuestro, además de aportar información importante en los futuros diseños de este tipo de estructuras”.

PRESIÓN Y DEFORMACIONES

El especialista detalla que son dos los principales factores a considerar: uno, el aumento de la presión de agua al interior de los muros y por otro lado las deformaciones y desplazamientos. Para el primero de ellos existe un dispositivo llamado piezómetro, siendo algunos de ellos eléctricos (Piezómetros de cuerda vibrante) y que entregan presión de agua al interior del muro. En su diseño, un muro de relaves, por ejemplo, tiene determinadas presiones máximas que no deben ser sobrepasadas para que el sistema funcione de manera correcta.

“En el caso de las deformaciones –que si no son controladas pueden derivar en colapsos– se utilizan clinoextensómetros, un instrumento que entre otras cosas mide asentamientos y deformaciones. Los muros si bien se deforman, deben estar limitadas a lo que se contempló en el diseño, por lo que estas mediciones permiten corroborar si el comportamiento es el esperado previamente. Con la presión puede ocurrir algo parecido, porque su aumento puede generar comportamientos geotécnicos complejos, lo que es una condición particularmente peligrosa en el caso de sismos”.

La evolución de estos dispositivos ha estado enfocada principalmente en las tecnologías de captación de los datos. Hace algunos años, los ingenieros debían ir al punto donde se ubicaba el instrumento y, utilizando un lector de señal que se conectaba en el propio dispositivo, se extraían los datos. Con el paso del tiempo, y tomando en consideración que, por las características de estas obras y la ubicación de los sensores, la disponibilidad de energizar eléctricamente estos puntos se hace complicado, se ha estado avanzando con sistemas de energía solar y baterías que tienen la capacidad de suministrar este recurso, con lo cual actualmente los sensores pueden emitir los datos de forma automática y remota, sin la necesidad de que una persona vaya físicamente al lugar para descargar la información.

EL FUTURO DE LA INSTRUMENTACIÓN

Los sensores en estructuras críticas captan un enorme volumen de información. Estos son gestionados por ingenieros geotécnicos, y almacenados en bases de datos. Para Bejarano, la transición lógica en la instrumentación geotécnica, es que la información que se obtiene de paso a nuevas soluciones tecnológicas basadas en inteligencia artificial.

“Los sensores han ido mejorando y ahora vienen nuevas etapas que tienen que ver con el manejo de los datos que vamos adquiriendo. En una mirada de mediano plazo, el uso de inteligencia artificial para el análisis en tiempo real es un paso natural. Si bien no es algo que esté funcionando en la actualidad, hoy muchos de los datos se procesan de forma manual, por lo que aún hay espacio para optimizar estas tareas”.

Bejarano observa que «lo lógico es que un software o alguna capacidad establecida por la IA sea capaz de manejar esa información de manera mucho más expedita”.