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Conoce las normativas y la importancia del monitoreo de la vibración estructural

Normativas y la importancia del monitoreo de la vibración estructural

El término de vibración estructural comúnmente hace referencia a las oscilaciones o movimientos oscilatorios que experimentan las estructuras de edificaciones u otras construcciones debido a diversas fuentes de excitación, como la maquinaria, el tráfico, eventos sísmicos, vientos, o cualquier otra carga dinámica. Estas vibraciones pueden afectar la estabilidad, integridad y seguridad de las estructuras, así como el confort de las personas que ocupan o utilizan esos espacios. La medición y análisis de las vibraciones estructurales son fundamentales para evaluar su impacto y garantizar que estén dentro de los límites seguros establecidos por normativas como, con el objetivo de prevenir daños a la estructura y garantizar la seguridad y el bienestar de las personas.

Algunas fuentes comunes de vibración incluyen:

  • Sitios de construcción y equipos de excavación.
  • Tráfico ferroviario y por carretera 
  • Vibraciones inducidas por maquinaria industrial.
  • Equipamiento mecánico.
  • Ondas de presión aéreas de baja frecuencia emitidas por vehículos pesados, aeronaves, equipos mecánicos o voladuras.

Por esto, en este blog de High Tec Environmental exploraremos las normativas que rigen su control y la importancia del monitoreo de este tipo de fenómenos. 

Contents

Vibración Estructural: evaluando el impacto y recolectando información relevante

La medición de vibraciones estructurales se realiza utilizando instrumentos de medición especializados llamados acelerómetros, que registran la aceleración en diferentes direcciones. Estos dispositivos se colocan estratégicamente en la estructura para capturar la información relevante sobre las vibraciones. La medición se lleva a cabo durante un período de tiempo específico para evaluar los niveles de vibración y determinar si cumplen con los estándares establecidos por normativas como la ISO 4150.

El Peak Particle Velocity (PPV), o Velocidad Pico de Partículas en español, es una medida común utilizada en la evaluación de vibraciones estructurales. Se refiere a la velocidad máxima instantánea que alcanza una partícula en la dirección de la vibración durante un evento específico. Esta velocidad se expresa en unidades de longitud por unidad de tiempo (generalmente en mm/s o in/s).

El PPV es crucial en la evaluación de los efectos de las vibraciones en estructuras, ya que proporciona información sobre la magnitud máxima de la vibración experimentada por la estructura. Los límites de PPV se establecen según las normativas y estándares aplicables para garantizar que las vibraciones no superen niveles que podrían comprometer la integridad de la estructura o causar molestias a las personas.

La medición de vibraciones estructurales implica el uso de acelerómetros para registrar la aceleración, y el PPV es una métrica importante que describe la máxima velocidad de partículas durante eventos de vibración, siendo una herramienta clave en la evaluación de los efectos de las vibraciones en las estructuras.

Entre Límites y Estándares

Desde estándares internacionales hasta regulaciones específicas que aplican en Colombia, estas normativas actúan como guardianes de la integridad estructural y la calidad de vida. Dentro de las normas más utilizadas a nivel internacional están la ISO 4866, BS 7385-1, DIN 4150, DIN 45669-1, Curvas IEST, ISO 2631, entre otras.  Por ejemplo la DIN 4150 hace referencia a las vibraciones en edificaciones y estructuras. Es un estándar alemán que establece criterios para evaluar los efectos de las vibraciones generadas por diversas fuentes, como maquinaria, construcción o tráfico, en estructuras civiles. Existen diversas normas siendo las más comunes y reconocidas a nivel internacional:

 

ISO 4866: Vibration and shock — Vibration of fixed structures — Guidelines for the measurement of vibrations and evaluation of their effects on structures. Esta norma proporciona pautas para la medición de vibraciones en estructuras fijas y la evaluación de sus efectos.

 

ISO 8041: Human response to vibration — Measuring instrumentation. Aunque se centra en la respuesta humana a las vibraciones, esta norma especifica los requisitos para los instrumentos de medición, que son fundamentales para evaluar las vibraciones en entornos estructurales.

 

DIN 4150: Structural Vibration – Part 3: Effects on Structures. La serie DIN 4150, especialmente la Parte 3, aborda los efectos de las vibraciones en las estructuras y proporciona criterios para evaluar dichos efectos.

 

BS 7385: Evaluation and measurement for vibration in buildings. Esta norma británica se centra en la evaluación y medición de vibraciones en edificaciones y proporciona directrices para garantizar la comodidad humana y la integridad de las estructuras.

 

ACI 318: Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary (ACI 318). Aunque se centra principalmente en requisitos para estructuras de concreto, el ACI 318 puede ser relevante en la evaluación de vibraciones estructurales en este tipo de edificaciones.

 

IEC 61587: Mechanical structures for electronic equipment – Tests for IEC 60917 and IEC 60297 series – Part 1: Environmental requirements, test set-up and safety aspects for cabinets, racks, subracks and chassis. Esta norma aborda las vibraciones mecánicas en estructuras para equipos electrónicos y puede ser relevante en contextos específicos.

 

Tdr-03. TÉRMINOS DE REFERENCIA PARA LA ELABORACIÓN DEL ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL – EIA EN PROYECTOS DE CONSTRUCCIÓN DE LÍNEAS FÉRREAS. ANLA. Estos términos de referencia de la agencia nacional de licencias ambientales en su numeral 3.2  permite la “Evaluación de las vibraciones generadas por la operación de un tren” indicando los parámetros e indicadores de medición del impacto que tiene esta actividad en la infraestructura.

En resumen la medición de vibraciones estructurales son fundamentales para garantizar la seguridad de las edificaciones, el bienestar humano y el cumplimiento de normativas, contribuyendo a un entorno construido sostenible y seguro.

Control de Vibraciones en estructuras: Salvaguardando la integridad

Para reducir las vibraciones estructurales, se pueden implementar diversos controles y medidas preventivas. Algunas de las estrategias comunes incluyen:

 

► Aislamiento de vibraciones:

  • Aislamiento de base: Colocar la estructura sobre sistemas de aislamiento de vibraciones, como resortes o amortiguadores, puede reducir la transmisión de vibraciones desde el suelo.
  • Aislamiento de maquinaria: Utilizar bases aislantes para equipos y maquinaria pesada para minimizar la transmisión de vibraciones a la estructura.

 

► Modificación de la fuente de vibración:

  • Ubicación de maquinaria: Colocar maquinaria y equipos de manera estratégica para minimizar su impacto en la estructura.
  • Limitar horas de operación: Si es posible, restringir las horas de operación de maquinaria o actividades que generen vibraciones, especialmente en áreas sensibles.

 

►Diseño estructural:

  • Refuerzo estructural: Reforzar la estructura con materiales o técnicas que mejoren su capacidad para resistir vibraciones.
  • Diseño flexible: Incorporar elementos de diseño que absorban o disipen vibraciones, como amortiguadores o dispositivos de absorción de energía.

 

►Control de la velocidad de construcción:

  • Control de demolición y construcción: Implementar técnicas de demolición controlada y construcción gradual para reducir las vibraciones generadas por estas actividades.

 

►Monitoreo continuo:

  • Sistemas de monitoreo: Instalar sistemas de monitoreo de vibraciones para evaluar continuamente los niveles y tomar medidas correctivas según sea necesario.

 

►Educación y concienciación:

  • Entrenamiento del personal: Educar al personal sobre prácticas que puedan minimizar las vibraciones, como técnicas de operación de maquinaria y construcción.

 

►Cumplimiento de normativas:

  • Adherencia a regulaciones: Asegurarse de cumplir con las normativas y estándares locales relacionados con vibraciones estructurales.

La combinación de estas estrategias dependerá del contexto específico de cada situación y de la naturaleza de las vibraciones. Es fundamental realizar evaluaciones detalladas y, en algunos casos, buscar asesoramiento de expertos en vibraciones estructurales para desarrollar un enfoque efectivo y adecuado a las circunstancias particulares.

Monitoreo de Vibraciones: datos en tiempo real para decisiones inmediatas

Las estaciones de monitoreo en tiempo real son herramientas fundamentales para medir y controlar vibraciones estructurales de manera continua y precisa. Estas estaciones utilizan instrumentos de medición, como acelerómetros o geófonos, para registrar datos sobre las vibraciones en una estructura específica. Usualmente este tipo de sistemas de utiliza teniendo en cuenta estos pasos:

  • Colocación estratégica de sensores:

Antes de comenzar el monitoreo, se instalan sensores, como acelerómetros, en puntos clave de la estructura que se desea monitorear. La ubicación de estos sensores se determina con base en el conocimiento de las fuentes de vibración y la vulnerabilidad de la estructura a estas vibraciones.

  • Adquisición continua de datos:

Las estaciones de monitoreo registran de manera continua los datos de vibración en tiempo real. Los sensores captan la aceleración en varias direcciones, y estos datos se almacenan para su análisis posterior.

  • Análisis y evaluación instantánea:

Los datos recopilados se analizan en tiempo real para evaluar la magnitud, la frecuencia y la dirección de las vibraciones. Esto permite identificar patrones y determinar si los niveles de vibración se encuentran dentro de los límites aceptables o si se han superado.

  • Alertas automáticas:

Las estaciones de monitoreo suelen estar equipadas con sistemas de alerta automática. Si se detectan niveles de vibración que superan los umbrales preestablecidos, se generan alertas instantáneas, permitiendo una respuesta rápida para minimizar cualquier impacto negativo.

  • Registro y almacenamiento de datos:

Además de proporcionar información en tiempo real, las estaciones de monitoreo registran y almacenan datos a lo largo del tiempo. Esto facilita la creación de informes y análisis históricos para evaluar tendencias y cambios en el comportamiento de las vibraciones estructurales.

  • Control y ajuste en tiempo real:

Dependiendo de la complejidad del sistema de monitoreo, algunas estaciones permiten realizar ajustes en tiempo real para controlar ciertos factores que podrían estar generando vibraciones no deseadas. Esto podría incluir la modificación de operaciones de maquinaria o la implementación de medidas correctivas.

El uso de estaciones de monitoreo en tiempo real ofrece beneficios significativos al proporcionar información instantánea sobre las vibraciones estructurales. Esto permite a los ingenieros y responsables tomar decisiones informadas, implementar medidas correctivas rápidas y garantizar que las estructuras estén protegidas contra posibles daños o molestias.

Estaciones de Monitoreo High Tec Environmental: La Vanguardia en Control de Vibraciones

High Tec Environmental lidera la vanguardia del monitoreo de vibraciones ofreciendo sistemas y redes de monitoreo en tiempo real usando estaciones avanzadas diseñadas para la precisión y la gestión del riesgo en tiempo real. 

La estación de monitoreo de vibraciones modelo SV 803, es un ejemplo de un dispositivo innovador de alta tecnología. Está específicamente diseñado para la vigilancia inalámbrica de vibraciones en edificaciones y suelos en diversas condiciones ambientales, este dispositivo utiliza geófonos como sus principales sensores de vibración. Estos geófonos son reconocidos por su alta sensibilidad y, crucialmente, por su mínimo impacto en la duración de la batería. Esto implica que el SV 803 puede medir vibraciones de manera continua durante períodos extendidos sin requerir frecuentes recargas de batería logrando una autonomía de hasta 6 meses, y cuando se conecta a un panel solar, puede mantener un funcionamiento continuo. Este sistema de monitoreo de vibraciones inalámbrico está clasificado como Clase 1, cumpliendo con las estrictas especificaciones de rendimiento descritas en normas como ISO 4866, BS 7385-1 y DIN 45669-1. 

El analizador de sonido y vibración de cuatro canales SVAN 958A Clase 1 está diseñado para aplicaciones que requieren una evaluación simultánea de sonido y vibración de Clase 1. Cada uno de los cuatro canales de entrada se puede configurar de manera independiente para la detección de sonido o vibración, con diferentes filtros y constantes de tiempo del detector RMS, proporcionando a los usuarios una gran flexibilidad de medición. La verdadera ventaja del SVAN 958A radica en su capacidad para realizar análisis avanzados simultáneos en el modo medidor de nivel. Esto permite al usuario obtener resultados de banda ancha como Leq, RMS, LMax, LMin, LPeak, junto con análisis de cuatro canales como FFT o análisis de banda de octava.

El software para gestión de redes de monitoreo SvanNET es una solución en línea que facilita la conexión multipunto con estaciones de monitoreo de ruido y vibración de Svantek, como las series SV 307A, SV 200A, SV 803, SV 258 PRO y SV 27x. Con el respaldo de Microsoft Azure™, SvanNET ofrece control automático de puntos de medición, intercambio de datos entre usuarios, y vista previa de datos a través de un sitio web personalizado con acceso público o restringido. Este servicio en línea es accesible sin necesidad de instalar software adicional, permitiendo a los usuarios utilizar un navegador web en cualquier dispositivo para visualizar resultados en tiempo real, descargar archivos y configurar ajustes de la estación. SvanNET respalda el monitoreo de vibraciones, polvo y ruido, proporcionando una interfaz web, acceso a archivos de datos y alarmas de estado.

En High Tec Environmental no solo cumplimos con estos estándares, sino que redefinimos el monitoreo, llevando la evaluación de riesgos como las vibraciones estructurales a un nivel más allá del cumplimiento dando herramientas a nuestros clientes para la toma de decisiones y la gestión del riesgo asociado a una problemática como esta.

Siempre estamos comprometidos con cuidar lo que más importa: la salud de las personas y el medio ambiente para seguir caminando juntos hacia un mundo mejor!

¡Descubre las estaciones de monitoreo estructural de High Tec Environmental y sumérjase en las ultimas tecnologías para la seguridad, salud y sostenibilidad!

Visítenos en Bogotá en el Edificio Empresarial MAZ Oficina 706 en la Carrera 55 No 152B – 68. Puedes conocer la localización haciendo click aquí.

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