Desarrollo e implementación de un sistema láser para caracterización dinámica y medición de desplazamientos en estructuras civiles

Resumen

La instrumentación y el monitoreo de vibraciones en estructuras civiles ha ganado importancia en las últimas décadas debido a potenciales aplicaciones en identificación modal y monitoreo de salud estructural. La identificación de las propiedades dinámicas de las estructuras permite que sus modelos numéricos sean ajustados mientras que el monitoreo de salud estructural permite la identificación y caracterización del daño en las estructuras con el objetivo de realizar intervenciones anticipadas de bajo costo. Los acelerómetros son los instrumentos más empleados en estructuras civiles porque pueden ser adheridos directamente a la estructura sin requerir un marco independiente de referencia. En casos en los que se requieren los valores de desplazamiento, estos son frecuentemente estimados de manera indirecta mediante la doble integración numérica de las aceleraciones medidas. Sin embargo, estos métodos numéricos usualmente introducen errores considerables en los resultados. Este artículo presenta el desarrollo, lavalidación y la implementación en escala real de un novedoso sistema para la medición directa de desplazamientos de estructuras civiles. El sistema consiste en punteros láser de bajo costo que se adhieren a la estructura, una pantalla y una cámara de vídeo, y algoritmos para el procesamiento de imágenes que operan en un computador. La validación del sistema se realizó mediante una serie de pruebas de laboratorio y el análisis comparativo de los resultados usando instrumentos de referencia. El sistema se implementó en un puente peatonal en Cali, Colombia, y los desplazamientos obtenidos con el sistema láser fueron comparados con los estimados con mediciones de aceleración. Los resultados muestran que el sistema propuesto es una alternativa precisa y de bajo costo para aplicaciones de instrumentación en estructuras civiles.