instrumentacion en tuneles
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Instrumentación de instalaciones externa en túneles y excavaciones: Inclinometros, Piozometros, Extensometros y Nivelación ITRANSCRIPT
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Jornada Tcnica: Instrumentacin de tneles y excavacionesBarcelona, 21 de Octubre de 2010
INSTRUMENTACINDEINSTALACINEXTERNAENTNELESYEXCAVACIONES:INCLINMETROS,
,PIEZMETROS,EXTENSMETROSYNIVELACIN
Autor:FranciscoHerrero
1. Implantacin.
2. Parmetrosytipologasdedispositivos.3.Definicinzonadeafeccin.
ndice
4.Unidaddeauscultacin.5.Transmisindelainformacin.
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1.ImplantacinImplantacin sistema de control, premisas:
Diferenciar claramente que hemos de controlar (afecciones a edificios,estructuras,).
Que parmetros hemos de tener en cuenta (asientos, movimientoshorizontales, variaciones en nivel de agua,).
Magnitudes que hemos de vigilar (umbrales de control).Distribucin de los dispositivos.
Frecuencia de seguimiento de la variacin de las magnitudes en losparmetros seleccionados.
Metodologa en la transmisin de la informacin hacia los entesinvolucrados.
1.ImplantacinProcedimientonaturaldeimplantacin Encontrarseincluidoydefinidoenelproyectoconstructivo,
analizadoycuantificado,tantodesdeelpuntodevistatcnicocomoeconmico.
RedactarunPlandeAuscultacinespecfico.p Finalmenteimplantarelsistemadecontroldefinidoenelplan
realizandotransmisindelainformacinqueofrecelaauscultacinmedianteinformesperidicos.
Larealidaddifiereconelprocedimientonatural. Maladefinicinenproyecto,simplepartidaalzada.E i d t bilid d id d ( i t bilid d)
Empresasprivadasrentabilidadvsseguridad(primarentabilidad) SOLUCIN:::CONCIENCIACIN(ADMINISTRACIONES,EMPRESAS,YPROPIASSUBCONTRATASDEDICADASAESTECAMPO).
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2.Parmetrosytipologadedispositivos
Parmetros bsicos de control en entornos:
- Control de movimientos verticales- Control de movimientos verticales. - En edificios y estructuras colindantes.- En superficie.- En profundidad.
- Control de movimientos horizontales.- En edificios.- En superficie.- En profundidad.
- Control de variaciones de niveles de agua.
2.Parmetrosytipologadedispositivos- Dispositivos dirigidos al control de movimientos verticales en edificios y estructuras colindantes. Referencias de nivelacin en edificios.
- Dispositivos dirigidos al control de movimientos verticales en superficie. Hitos de nivelacin.p
-Dispositivos dirigidos al control de movimientos verticales en profundidad. Extensmetros de varillas. Extensometra incremental.
- Dispositivos dirigidos al control de movimientos horizontales en edificios. Miniprismas.
- Dispositivos dirigidos al control de movimientos horizontales en superficie Hitos combinados
superficie. Hitos combinados.
- Dispositivos dirigidos al control de movimientos horizontales en profundidad. Inclinometra.
- Dispositivos dirigidos al control de variaciones de niveles de agua. Piezmetros cerrados y Piezmetros abiertos.
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2.Parmetrosytipologadedispositivos
CONTROLDEMOVIMIENTOSENEDIFICACIONESANEXAS.REGLETASDENIVELACINENFACHADAS.
Bsqueda:
-Lectura fiable.-Minimizar impacto visual.-Minimizar afeccin a estructura.-Rpida instalacin
2.Parmetrosytipologadedispositivos
CONTROLDEMOVIMIENTOSENEDIFICACIONESANEXAS.REGLETASDENIVELACINENFACHADAS.
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2.Parmetrosytipologadedispositivos
CONTROLDEMOVIMIENTOSVERTICALESENSUPERFICIE.HITOSDENIVELACIN.
Bsqueda:
-Lectura fiable.-Minimizar impacto visual y de entorno.-Movimientos inducidos en superficie.-Prevencin previa a movimientos en
t t li d t
estructuras colindantes.
2.Parmetrosytipologadedispositivos
CONTROLDEMOVIMIENTOSVERTICALESENSUPERFICIE.HITOSDENIVELACIN.
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2.Parmetrosytipologadedispositivos
CONTROLDEMOVIMIENTOSVERTICALESENPROFUNDIDAD.EXTENSOMETRODEVARILLAS.
Bsqueda:
-Lectura fiable.-Minimizar impacto visual y de entorno.-Movimientos inducidos entorno de la excavacin.P i i i i t
-Prevencin previa a movimientos en superficie y cimentaciones.
2.Parmetrosytipologadedispositivos
CONTROLDEMOVIMIENTOSVERTICALESENPROFUNDIDAD.EXTENSOMETRODEVARILLAS.
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2.Parmetrosytipologadedispositivos
CONTROLDEMOVIMIENTOSVERTICALESENPROFUNDIDAD.EXTENSOMETRODEVARILLASNIVELABLEoHITOPROFUNDO.
2.Parmetrosytipologadedispositivos
CONTROLDEMOVIMIENTOSVERTICALESENPROFUNDIDAD.EXTENSOMETRAINCREMENTAL.
Bsqueda:
-Lectura multipunto.-Evolucin de movimiento hacia la superficie.-Movimientos inducidos entorno de la
i
excavacin.-Prevencin previa a movimientos en superficie y cimentaciones.
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2.Parmetrosytipologadedispositivos
CONTROLDEMOVIMIENTOSVERTICALESENPROFUNDIDAD.EXTENSOMETRAINCREMENTAL.
2.Parmetrosytipologadedispositivos
CONTROLDEMOVIMIENTOSHORIZONTALESENESTRUCTURAS.MINIPRISMAS.
Bsqueda:
-Multi-lectura en un punto.-Movimientos tridimensional.-Mnimo impacto visual y a la estructura.
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2.Parmetrosytipologadedispositivos
CONTROLDEMOVIMIENTOSHORIZONTALESENESTRUCTURAS.MINIPRISMAS.
2.Parmetrosytipologadedispositivos
CONTROLDEMOVIMIENTOSHORIZONTALESENPROFUNDIDAD.INCLINOMETRA.
Bsqueda:
-Lectura multipunto en una vertical.-Movimientos bidimensionales.-Prevencin de movimientos en superficie.
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2.Parmetrosytipologadedispositivos
CONTROLDEMOVIMIENTOSHORIZONTALESENPROFUNDIDAD.INCLINOMETRA.
INSTALACIONDEINCLINOMETROSTUBERIAINCLINOMETRIA
DETALLEDETAPONSUPERIORCONTALADROPARAPASADORCONCANDADO
DETALLEDELTAPONDEFONDOENINCLINOMETRO
INSTALACIONDEINCLINOMETROENSONDEO
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2.Parmetrosytipologadedispositivos
CONTROLDEVARIACIONESDELNIVELDEAGUA.PIEZOMETRA.
Bsqueda:
- Medida directa de presiones o variaciones de nivel de agua.-Prevencin ante posibles movimientos inducidos.
2.Parmetrosytipologadedispositivos
CONTROLDEVARIACIONESDELNIVELDEAGUA.PIEZOMETROSCERRADOS.
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2.Parmetrosytipologadedispositivos
CONTROLDEVARIACIONESDELNIVELDEAGUA.PIEZOMETRAABIERTA.
INSTALACIONDEPIEZOMETROSPIEZOMETRODECUERDAVIBRANTE
DETALLEDEMEMBRANAPOROSAPARAFILTRADODEAGUA
INSTALACIONDEPIEZOMETROENCAMISADEPVCPARAEVITARELDERRUMBEDELSONDEO
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3.Definicindelazonadeafeccin Para una correcta implantacin del sistema, debemos saber que cada
tipologa de infraestructura lleva asociada una zona de afeccin, siendo muydistintas segn el tipo de ejecucin.
Vamos a realizar una distribucin muy bsica de los distintos tipos dey pinfraestructura que pueden llegar a plantearse, diferenciaremos:
Obras de recintos apantallados. Obras de excavacin mediante sistemas mecnicos. Obras de excavacin mediante sistemas tradicionales.
En cada sistema de ejecucin hay que prestar especial atencin tanto al
j y q p pcontrol de los entornos afectados como al comportamiento de lasestructuras, en esta ponencia nos centraremos en el control de entornos.
En la tabla adjunta, se resume de forma sencilla, los tipos de control asociadoa sus parmetros y dispositivos, en el que se incluyen algunos de losanteriormente descritos.
Tipo de control Parmetros DispositivoControl de movimientos
ti l t D l i t ( ) Regletas, clavos, hitos de
3.Definicindelazonadeafeccin
TABLARESUMEN.
verticales, en paramentos verticales y superficie.
Desplazamientos (mm) Regletas, clavos, hitos de nivelacin
Control de movimientos bidimensionales, en
paramentos verticales.Giros ( mm/m) Clinmetros y/o bases clinomtricas
Control de movimientos tridimensionales, en
paramentos verticales y superficie. Convergencias
Desplazamientos (mm) Prismas y/o Miniprismas
Control de movimientos Desplazamientos (mm) Tubera inclinomtrica
horizontales en profundidad Desplazamientos (mm) Tubera inclinomtrica
Control de movimientos verticales en profundidad Desplazamientos (mm)
Extensmetros de varillas y/o sistemas incrementales
Control de niveles de agua o presin intersticial
Metros de columna de agua (mm o kg/cm2)
Piezmetros abiertos y/o cerrados (cuerda vibrante)
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3.Definicindelazonadeafeccin
Muchasveceshayquetenerencuentaqueunaobra,nosloimplicacontrol por la posible inseguridad ante la afeccin a los entornos a veces
Obrasderecintosapantallados.
controlporlaposible inseguridad antelaafeccinalosentornos,aveces,elimpactovisualdeunaobrapuedellevarconsigoasociadomsconsecuenciashaciafuturoqueelsimplecontrolporseguridad.
Poresoyporlasposiblesafeccionesrealesesrecomendableasegurarsedequenuestraobranoprovocaalteracionesenelentorno.
Enprimerlugardebemosdelimitar,deformagenrica,lazonadeafeccin.Aldecirqueserealizadeformagenrica,queremosindicarquesiempre
estasdelimitacionespuedenllegaraalterarsedebidoafactoresgeolgicogeotcnicos delosentornos,loscualespuedenhacervariarlasteorasbsicasdedelimitacindezonasdeinfluencia.Teniendoencuentaestapremisa,enestetipodeobraspuedenllegaradefinirsedoszonasafeccinsegndosteorasexistentes,lasllamaremosteora1/1y lateora2H.
3.Definicindelazonadeafeccin
Teora1/1.La zona de afeccin del recinto apantallado se definirabatiendo la longitud correspondiente a profundidad de lag p ppantalla o pilote hasta la superficie.
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3.Definicindelazonadeafeccin
Teora2H.La zona de afeccin resulta de abatir en superficie el doble de la zona de excavacin hasta losa de fondola zona de excavacin hasta losa de fondo.
3.Definicindelazonadeafeccin
DistribucintipodedispositivosdecontrolenRecintosApantallados
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3.Definicindelazonadeafeccin
Hitosdeseguimientovsfrecuenciasdelectura.
Excavacin de pantallas/pilotes- Excavacin de pantallas/pilotes. - Vaciados.- Cierre de estructura.
3.Definicindelazonadeafeccin
Frecuenciastipo.
VERDE MBAR ROJO
1 quincenal 1 semanal, excepto piezmetros1 quincenal2 semanales, excepto piezmetros
1 semanal
2 semanales, excepto piezmetros 1 quincenal
3 semanales excepto piezmetros 1 semanal
Diaria, excepto piezmetros 3 semanales
NIVEL DE ATENCIN
EJECUCIN DE PANTALLAS
VACIADO
FINALIZACIN DEL VACIADO
1 lectura quincenal durante el mes siguiente
1 lectura semanal durante el primer mes, 1 lectura quincenal durante el
segundo mes
1 lectura semanal durante el primer mes. 1 lectura quincenal durante el
segundo mes
FINALIZACIN DEL VACIADO
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3.Definicindelazonadeafeccin
Excavacinaltavelocidaddeejecucin alteracindelosparmetros bl d l
Obras de excavacin mediante sistemas mecnicos (tuneladoras).
establesdelentorno. Equipodestinadoalcontrolaltacapacidaddereaccin. Nosloanlisisbidimensionaldelentorno(profundidaddeexcavacin
anchodecubeta).Longitudinal(+50;100) Manteniendocomoreferencia,paradelimitarlaszonasdeinfluencia,los
ms50metros(pordelantedelaexcavacin)ylosmenos100metros(pordetrsdelaexcavacin),ladelimitacindelazonadeinfluenciaen
superficiesebasaenabatirlaprofundidadmximadeexcavacin(contrabveda)enproporcin1/1ensuperficie,aligualqueenanteriorescasosestaproporcinpuedellegaraverseafectadaporloscondicionantesgeolgicogeotcnicosdelentorno.
3.Definicindelazonadeafeccin
Zonificacin.
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3.Definicindelazonadeafeccin
Distribucintipo.
3.Definicindelazonadeafeccin
Hitosdeseguimientovsfrecuenciasdelectura.
Deformaciones previas a la llegada del frente- Deformaciones previas a la llegada del frente.- Frente de excavacin.- Paso del backup.
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Distancia al NIVEL DE ATENCIN
3.Definicindelazonadeafeccin
Frecuenciastipo.
frente de excavacin VERDE AMBAR ROJO
Entre (-50m y 100m)
1 lectura diaria, excepto
piezmetros 1 lectura semanal
2 lecturas diarias, excepto piezmetros 1 lectura semanal
3 lecturas diarias, excepto piezmetros 2 lecturas
semanales
Superior a 100 m
1 lectura semanal hasta la estabilizacin de
las lecturas, excepto
piezmetros 1
2 lecturas semanales hasta la estabilizacin de las lecturas, excepto piezmetros 1 lectura
quincenal
1 lectura diaria hasta la estabilizacin de las lecturas, excepto piezmetros 1 lectura
semanal
plectura quincenal
Superior a 100m y lecturas
estabilizadas
1 lectura quincenal
durante el mes siguiente
1 lectura semanal durante el primer mes. 1 lectura
quincenal durante el segundo mes
1 lectura semanal durante el primer mes. 1 lectura
quincenal durante el segundo mes
3.Definicindelazonadeafeccin
Factorfundamental periododetiempoenrealizarelcierredela( i d l d l)
Obras de excavacin mediante sistemas tradicionales.
estructura(mayoresmagnitudesenlosparmetrosdecontrol). Delimitacindezonadeinfluencia.Noslobidimensional.+50y100m
longitudinal.Frenteabiertodevariosmetros. Distintasfasesdeexcavacin(galeradeavance,avanceydestroza). Distintosmtodos(Belga,Austriaco,Alemn,Madrid,etc.)
subfasesdeexcavacin(reduccindetiemposhastaelcierredelaestructuraounaralentizacin),P d i l di i l i d l d i
Puedenincrementarselasdistanciasentreelprimerpuntoexcavadoyelpuntodecierredelaestructura,conelloimplicandomayorzonadeafeccin.
Proporcin1/1contrabveda(factoresgeolgicogeotcnicos)
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3.Definicindelazonadeafeccin
Zonificacin.
3.Definicindelazonadeafeccin
Distribucintipo.
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3.Definicindelazonadeafeccin
Hitosdeseguimientovsfrecuenciasdelectura.- Previo a la llegada de galera.- Galera de avance.- Avance.- Destroza.- Cierre de estructura.
3.Definicindelazonadeafeccin
Frecuenciastipo.Distancia al
frente de excavacin
NIVEL DE ATENCIN
VERDE AMBAR ROJOexcavacin
Entre (-50m y 100 m )
1 lectura diaria, excepto
piezmetros 1 lectura semanal y convergencias
3 lecturas semanales
2 lecturas diarias, excepto piezmetros 1 lectura semanal
y convergencias 3 lecturas semanales
3 lecturas diarias, excepto piezmetros 2 lecturas
semanales y convergencias 1 lectura diaria
Superior a
1 lectura semanal hasta la estabilizacin de
l l t
2 lecturas semanales hasta la estabilizacin de las lecturas,
1 lectura diaria hasta la estabilizacin de las lecturas,
100 mlas lecturas,
excepto piezmetros 1
lectura quincenal
estabilizacin de las lecturas, excepto piezmetros 1 lectura
quincenal
estabilizacin de las lecturas, excepto piezmetros 1 lectura
semanal
Superior a 100m y lecturas
estabilizadas
1 lectura quincenal
durante el mes siguiente
1 lectura semanal durante el primer mes. 1 lectura quincenal
durante el segundo mes
1 lectura semanal durante el primer mes. 1 lectura quincenal
durante el segundo mes
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4.UnidaddeAuscultacin. De forma bsica tenemos que diferenciar entre el equipo humano
destinado a las labores de instalacin y seguimiento y el equipodestinado a la coordinacin, validacin y transmisin de resultados.
l d l l f d El equipo de seguimiento est compuesto por personal cualificado ycon amplia experiencia en tecnologas de la instrumentacin, losgrupos de equipos seran los siguientes:
Responsable de produccin. Equipos destinados al control de dispositivos topogrficos. Equipos destinados al control de equipos de instrumentacin.
q p q p
El nmero de equipos necesarios, los marcar la necesidad deseguimiento que implique la obra, el siguiente grfico marca de formaorientativa el volumen de equipos relacionado con el tipo de obra.
4.UnidaddeAuscultacin.
Volumendeequiposvstipodeexcavacin.- Excavacin entre pantallas. p- Excavacin tradicional.- Excavacin mecnica.
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4.UnidaddeAuscultacin. As mismo, el equipo destinado a la coordinacin, validacin y transmisin
de la informacin estar compuesto por el nmero de profesionalesnecesarios para una correcta ejecucin de los trabajos.
Como distribucin bsica el equipo estar compuesto por: Titulado superior o Jefe de Unidad Debe presentar amplia Titulado superior o Jefe de Unidad. Debe presentar amplia
experiencia en obras y tener una titulacin acorde a las funciones.
Titulado tcnico o Analista. Debe presentar experiencia en obras enentornos urbanos y tener una titulacin acorde a las funciones.
En el caso de que la obra requiera un planteamiento de instrumentacinautomatizada, el equipo se ha de aprovisionar de profesionales en estesentido teniendo que implantar en el equipo el siguiente personal:
Titulado responsable de instrumentacin automatizada
Titulado responsable de instrumentacin automatizada. Analista informtico. Equipo de instalacin y mantenimiento de instrumentacin
automatizada.
4.UnidaddeAuscultacin.
Organigramatipo.
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5.Transmisindelainformacin.
Definido el equipo destinado a la Unidad de Auscultacin, debemosdefinir el protocolo de transmisin de la informacin.
Es fundamental definir en cada tipo de obra como y a quienes se hade transmitir la informacin obtenida del seguimiento de lainstrumentacin, para ello hay que tener establecido de forma clara elpapel que representa la auscultacin dentro de la obra.
En el esquema adjunto se plantea la metodologa bsica relativa a latransmisin de la informacin.
5.Transmisindelainformacin.
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5.Transmisindelainformacin.
Como ejemplo, a continuacin se incluye un protocolo bsico detransmisin de la informacin una vez superados los valores lmite delos umbrales. (verde, mbar, rojo o notificacin preaviso y aviso)
1NIVELCONTROL
5.Transmisindelainformacin.
SEGUIMIENTO REGISTRODEDATOS
ENTREGAPERIDICADERESULTADOSINFORME SESUPERAEL90%DELVALORDECONTROL.
(ANTICIPACINALASUPERACINDELUMBRAL)SEINFORMADEMANERAINMEDIATACONLACOMPROBACINDEBIDADELALECTURA
SINCONTINGENCIASSEMANTIENENLAS
FRECUENCIASDELECTURA INFORMACININGENIERORESPONSABLE
ATENCINEVOLUCIN
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SEGUIMIENTO REGISTRODEDATOS
2NIVELDECONTROL
5.Transmisindelainformacin.
MODIFICARPROTOCOLOSDELECTURAFRECUENCIAS
VERIFICARLASLECTURASYCORROBORARDATOS.
CONFIRMACINREDEFINIRELLMITEUMBRALDECONTROL?
SESUPERAEL90%DELVALORDECONTROL.(ANTICIPACINALASUPERACINDELUMBRAL)SEINFORMADEMANERAINMEDIATACONLACOMPROBACINDEBIDADELALECTURAINFORMACIN
INGENIERORESPONSABLE
DEFINIRYESTABLECERMEDIDASDESEGURIDADPREVIASNLISISDELOSUMBRALESPARASUPOSIBLEREDEFINICIN.ESTUDIOYDEFINICINDEMEDIDASDECONSOLIDACINYREFUERZOENFUNCINDEINSPECCONESDEDAOSFUNCIONALESYESTRUCTURALES.
SEGUIMIENTO REGISTRODEDATOS
3NIVELDECONTROL
5.Transmisindelainformacin.
MODIFICARPROTOCOLOSDELECTURAFRECUENCIASSEGNPLANDEAUSCULTACIN
VERIFICARLASLECTURASYCORROBORARDATOS.
CONFIRMACINREDEFINIRELLMITEUMBRALDECONTROL?
SESUPERAEL90%DELVALORDECONTROL.(ANTICIPACINALASUPERACINDELUMBRAL)SEINFORMADEMANERAINMEDIATACONLACOMPROBACINDEBIDADELALECTURAINFORMEDEINCIDENCIA
INFORMACININGENIERORESPONSABLE
DEFINIRYESTABLECERMEDIDASDESEGURIDADPREVIAS.NLISISDELOSUMBRALESPARASUPOSIBLEREDEFINICIN.ESTUDIOYDEFINICINDEMEDIDASDECONSOLIDACINYREFUERZOENFUNCINDEINSPECCONESDEDAOSFUNCIONALESYESTRUCTURALES.
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5.Transmisindelainformacin. La gestin de la informacin requiere el uso de una herramienta que
permita tener una comunicacin fluida entre las partes implicadas. Existen muchas herramientas con este fin, pero sin duda la aplicacin de las
nuevas tecnologas (tipo GIS/web) en obras permite obtener la informacinde forma clara y rpida, teniendo acceso a los resultados desde cualquierparte del mundo, permitiendo localizar de forma georreferenciada laparte del mundo, permitiendo localizar de forma georreferenciada laubicacin en cada momento tanto del avance de obra as como ladistribucin y resultados de los dispositivos.
La conjuncin entre las nuevas tecnologas y nuevos sistemas de controlautomatizados, permiten tener acceso a los datos de auscultacin de formainmediata, lo que se define como en tiempo real, este avance ayuda aldesarrollo de forma ms controlada de las obras de infraestructura,permitiendo realizar tomas de decisiones de forma ms inmediata anteposibles anomalas en la evolucin o tendencia de los resultados que ofrecela instrumentacin.
Los accesos a esta informacin han de estar restringidos exclusivamente alequipo de Toma de decisiones implicado en la obra, ya que es el equipoque ha de estar informado de forma continua de la evolucin de losparmetros de la obra.
GRACIASPORSUATENCIN