Monitorización de la deflexión de puentes con el vibrómetro láser Doppler de la serie Q de Ommatidia

Hacia la medición remota y sin contacto de la dinámica estructural y el SHM a escala

La monitorización precisa de la deflexión y la vibración de los puentes es esencial para comprender el rendimiento estructural, el comportamiento ante la fatiga y la seguridad a largo plazo. Los métodos tradicionales, como los extensímetros, los acelerómetros y los transductores de desplazamiento, proporcionan información local, pero requieren la instalación por contacto, la preparación de la superficie y, a menudo, interrumpen el tráfico.

En Ommatidia LiDAR, estamos avanzando en la monitorización de puentes sin contacto a través de nuestro vibrómetro láser Doppler de la serie Q. Este sistema combina la detección coherente multicanal y la integración fotónica avanzada, lo que permite la medición 3D simultánea de la vibración y el desplazamiento en tramos de puente completos, desde una ubicación remota y segura.

Mediante la monitorización de la deflexión de puentes con el vibrómetro láser Doppler de la serie Q de Ommatidia, los ingenieros ahora pueden lograr mediciones interferométricas de precisión a escala de campo sin interrumpir las operaciones.

Información técnica: desde la coherencia óptica hasta la dinámica estructural

En el corazón del sistema se encuentra la interferometría de onda continua modulada en frecuencia (FMCW), una técnica basada en láser que mide la distancia absoluta y la velocidad Doppler a través de fuentes de barrido de frecuencia.
Utilizando circuitos integrados fotónicos (PIC) masivamente paralelos, el sensor de la serie Q analiza 128 canales ópticos en tiempo real. Cada canal realiza el alcance interferométrico y la vibrometría simultáneamente.

Esta arquitectura permite al sistema ofrecer:

• Resolución de desplazamiento submilimétrica en rangos de más de 50 metros

• Medición simultánea de cientos de puntos con estabilidad de fase coherente

• Tasas de muestreo de varios kilohercios adecuadas para el análisis de respuesta modal y transitoria

Estas características hacen que el vibrómetro láser Doppler de la serie Q sea ideal para la monitorización continua o de prueba de carga de la deflexión de puentes.

Más información sobre el radar láser Q2 →

Prueba de campo: medición de la deflexión en un puente de carretera de vanos múltiples

En una prueba de campo reciente, desplegamos un vibrómetro láser Doppler FMCW Q1s debajo de un puente de carretera de vanos múltiples en la Calle de la Hierbabuena, Tres Cantos, España (Figura 1).
La configuración se completó en cuestión de minutos utilizando solo un cabezal de sensor montado en un trípode, una computadora y baterías. Los 128 canales láser se alinearon a lo largo del eje de la plataforma del puente para registrar el perfil de deflexión durante el tráfico en vivo.

Vista de Google Maps (izquierda) e imagen del puente (derecha). Configuración de la monitorización de la deflexión de puentes utilizando el vibrómetro láser Doppler de la serie Q de Ommatidia.

Configuración de las mediciones. La línea verde de puntos es una guía para el ojo. Configuración de la monitorización de la deflexión de puentes utilizando el vibrómetro láser Doppler de la serie Q de Ommatidia.

Resultados: Datos de vibración y deflexión de puentes en tiempo real

Durante las pruebas de tráfico en vivo, Deflection Guard™ capturó el perfil de deflexión del puente cuando un camión pasaba por encima.
La deflexión vertical máxima registrada fue de aproximadamente 0,3 mm.
Los datos dinámicos, adquiridos a 40 kHz, también permiten un análisis modal y de vibración transitoria detallado.

Interfaz de Deflection Guard™ que muestra los estados del puente descargado y cargado.
Interfaz de software que muestra la deflexión del puente antes y después del paso del camión.

De la prueba de carga al desarrollo de gemelos digitales

Los conjuntos de datos recopilados forman la base de un gemelo digital para el puente.
Al procesar estos datos, los ingenieros pueden extraer parámetros modales, funciones de respuesta de frecuencia e indicadores de amortiguación o rigidez. Con el tiempo, esta información permite la visualización de cambios estructurales y la detección temprana de la degradación mucho antes de que se produzcan daños visibles.

Los desarrollos recientes incluyen:

• Sincronización multiunidad para puentes grandes o de vanos múltiples

• Monitorización continua y desatendida para SHM a largo plazo

• Fusión de datos automatizada e integración de paneles para obtener información en tiempo real

Hacia una monitorización de la salud estructural escalable

Este estudio demuestra cómo la vibrometría óptica sin contacto puede complementar o reemplazar la instrumentación tradicional de puentes.
Al eliminar la necesidad de instalación de sensores, el vibrómetro láser Doppler de la serie Q permite una implementación rápida, un mantenimiento mínimo y una cobertura continua, ideal para la gestión moderna de infraestructuras.

Para los investigadores de dinámica estructural, proporciona un nuevo método para validar modelos y analizar interacciones modales.
Para los ingenieros civiles y de puentes, ofrece una herramienta eficiente y lista para el campo para la planificación del mantenimiento, el análisis de extensión de vida útil y la evaluación posterior a eventos.

A medida que Ommatidia LiDAR se expande a la monitorización de ferrocarriles y carreteras, la serie Q continúa redefiniendo la monitorización de la salud estructural (SHM) óptica con una detección de anomalías más temprana, inspecciones más seguras y una gestión de activos más inteligente.

Acerca de Ommatidia LiDAR

Ommatidia LiDAR S.L. diseña y fabrica sistemas LiDAR FMCW avanzados impulsados por circuitos integrados fotónicos.
Su plataforma RADAR láser de la serie Q ofrece metrología de alta precisión y arquitectura escalable para la inspección industrial, la instrumentación aeroespacial y la monitorización de infraestructuras civiles.