Casos de estudio

Anderson & Associates: reduccion del tiempo de medición en interior de túneles gracias al escaner

Anderson & Associates: reduccion del tiempo de medición en interior de túneles gracias al escaner

Anderson & Associates: reduccion del tiempo de medición en interior de túneles gracias al escaner

“El escáner de FARO resultó ser ideal para este proyecto. Su elevada velocidad de escaneado permitió finalizar el trabajo en una fracción del tiempo necesario con el método convencional.”

El Heartland Corridor es el proyecto de ingeniería ferroviaria más ambicioso del último siglo. El proyecto precisó aumentar el espacio vertical de 28 túneles y eliminar 24 obstáculos aéreos. Se contrató a Anderson & Associates (A&A) para documentar los túneles con el fin de comprobar los espacios finales y ofrecer un registro para el mantenimiento.

Para este proyecto, A&A usó un FARO Laser Scanner y el software ATS Real Reality Tunnel para modelar el interior completo de los túneles y estructuras en un 60% menos de tiempo que el que solía emplearse. “Además de ahorrar mucho tiempo, el escaneado láser nos permitió modelar el interior completo del túnel”, explicó Neil Martin, director de proyectos y vicepresidente asociado de topografía. “Este enfoque nos tranquilizó, pues identificamos todos los conflictos. Sin embargo, esto antes era un problema, ya que sólo podíamos medir ciertas secciones cruzadas.”

 

 El proyecto del Heartland Corridor

El Heartland Corridor es una asociación pública-privada entre la línea ferroviaria Norfolk Southern (NS), los estados de Virginia, Virginia Occidental y Ohio, y el gobierno federal para crear el trayecto más corto y rápido de trenes de mercancías de dos niveles entre el puerto de Virginia en Norfolk y el Medio Oeste. La línea se remonta a finales del s. XIX, y, tradicionalmente, ha llevado casi siempre carbón. La nueva construcción comenzó en octubre de 2007 e implicó modificar 5,7 millas de túneles mediante la excavación de techos y la sustitución de revestimientos, la realización de muescas en techos arqueados, y la bajada y realineación de vías. Las mejoras permiten que trenes de mercancías de dos niveles puedan circular por la línea, lo que aumenta la capacidad, velocidad y fiabilidad. La nueva ruta mejora el tiempo de tránsito de cuatro a tres días entre Norfolk y Chicago, y es unas 250 millas más corta que otras tortuosas rutas anteriores.

La participación de A&A en el Heartland Corridor comenzó en 2005, cuando la compañía fue elegida como subcontratista de Hatch Mott McDonald para el despeje de 28 túneles y 8 puentes en Virginia, Virginia Occidental, Kentucky y Ohio. El transporte ferroviario de dos niveles implica vagones de tren con containers intermodales de dos alturas. Introducidos en Norteamérica en 1984, los automotores de dos niveles son cada vez más habituales. Se usan en casi el 70% de los envíos intermodales en Estados Unidos y reducen drásticamente el coste por container.

 

Paso al escaneo láser

 “Para ejecutar el proyecto de forma económica y precisa, evaluamos varios sistemas de escaneado láser diseñados para topografía”, comentó Lewis. “Como escáner basado en fases, el FARO Photon 120 LS es más rápido que los escáneres de tiempo de vuelo que analizamos. Este escáner láser captura datos a una velocidad de 120.000 puntos por segundo. También nos impresionó mucho el software RRT que FARO incluye con este escáner. Nos permitió capturar el perfil del túnel y crear una línea central y el perfil de los vagones de dos niveles; así pudimos comparar automáticamente ambos elementos a lo largo de todo el túnel, para identificar cualquier conflicto con rapidez.”

Los técnicos topógrafos de A&A establecieron puntos de control en el extremo inicial del túnel usando un sistema de posicionamiento global (GPS). Los topógrafos referenciaron estos puntos en el sistema de coordenadas del escáner, colocando una esfera montada en un trípode sobre cada uno de ellos. El escáner se colocó cerca en otro trípode. Se utilizó una estación total para determinar la posición del escáner y la esfera. Entonces se usó el escáner para escanear la esfera con el fin de identificar el punto de control inicial en los datos escaneados. Los topógrafos cruzaron el túnel con múltiples ajustes usando varios trípodes y objetivos esféricos. Cada vez que movían el trípode y el objetivo, medían su posición con la estación total y entonces la escaneaban con el escáner láser para ofrecer un punto de referencia para el siguiente lote de datos escaneados. Cuando los topógrafos aparecieron por el extremo opuesto del túnel, verificaron en el GPS la precisión de su travesía. “Vimos que podíamos recopilar datos de campo para un túnel típico de 1.000 pies en menos de 6 horas”, explicó Joey Conrad, técnico topógrafo.

Garantía de que todos los conflictos se identifican

Las mediciones de la estación total se importaron al software FARO Scene y se usaron para alinear los datos del escaneo tomados en diferentes posiciones dentro del túnel en un único marco de referencia. Los datos del escaneo de cada túnel se combinaron en un modelo de superficie continua del interior del túnel usando el software Scene con las mediciones de la estación total del escáner y las posiciones de los objetivos redondos. Este modelo de superficie se importó entonces al software RRT para la verificación de los espacios. Los técnicos crearon una línea central y la silueta de los vagones de dos niveles basados en los planos de diseño usando el software AutoCAD de diseño asistido por ordenador (CAD), y luego exportaron los datos a un archivo land.xml. El archivo se importó así al software RRT.

En el típico túnel curvado, esta plantilla tiene una orientación vertical que cambia constantemente, lo que habría dificultado mucho la identificación de todos los conflictos utilizando métodos manuales. Sin embargo, el software RRT detecta automáticamente los conflictos ejecutando la plantilla del tren de dos niveles a lo largo de la línea central de todo el túnel. A&A creó secciones cruzadas de estos conflictos y se las facilitó a los contratistas para su modificación.

A&A volvió a escanear entonces estas áreas tras completarse las reparaciones y las revisó para asegurarse de que se hubieran eliminado los conflictos. Al facilitar un mapa de superficie completo del interior del túnel y compararlo automáticamente con el contorno del vagón de dos niveles, se garantizaba en mayor medida que todas las áreas de conflicto se hubieran identificado, a diferencia de lo que ocurría en el pasado. Cuando se comprobó que la estructura estaba exenta de conflictos, se facilitaron los planos finales a NS.

“El escáner de FARO resultó ser ideal para este proyecto”, explicó Lewis. “Su elevada velocidad de escaneado permitió finalizar el trabajo en una fracción del tiempo necesario con el método convencional. Completamos el proyecto a tiempo a pesar del reto de tener limitadas las horas de trabajo.”

“Vemos cada vez más aplicaciones para el escaneado láser, y se está convirtiendo en una parte importante del trabajo que hacemos”, concluyó Lewis. “Para futuros encargos, recomendaremos escanear todos los túneles y puentes antes del diseño. Estos escaneos ofrecerían así una base segura para el diseño y se usarían durante toda la fase de diseño y construcción. Los planos de registro final también proporcionarían una documentación de mantenimiento útil.”

 Anderson & Associates (www.andassoc.com) tiene su sede central en Blacksburg, Virginia, y cuenta con oficinas en Virginia Occidental y Carolina del Norte. A&A es una firma de diseño profesional especializada en ingeniería civil y medioambiental, topografía, planificación y arquitectura paisajística. Desde 1968, han prestado servicio como planificadores, diseñadores, administradores y abogados de clientes de los sectores institucional, municipal, estatal, industrial y privado.

 

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