- 2004 - 2006
- Madrid (España)
- Ascendente
- Envisat
- Edificios
En este estudio se aplicó la tecnología InSAR para analizar el impacto estructural de la excavación de un túnel ferroviario próximo a la estación de Atocha, zona con condiciones geológicas complejas. Gracias al análisis de datos satelitales, se detectaron asentamientos milimétricos y se desarrollaron índices específicos para evaluar la salud estructural de los edificios cercanos.
Entre 2004 y 2006 se llevó a cabo la excavación de un nuevo túnel ferroviario cerca de la estación de Atocha, en el centro de Madrid. Este túnel atraviesa un área geológicamente heterogénea y compleja, lo que presentaba un desafío importante para garantizar durante las obras la integridad de las estructuras circundantes.
La estación de Atocha y los edificios próximos, algunos de ellos antiguos, podían sufrir asentamientos diferenciales y deformaciones durante las obras. Ante este contexto, resultaba fundamental controlar la salud estructural de las edificaciones adyacentes durante todo el proceso de obra.
Este estudio se publicó en un artículo científico en el año 2020 en la revista International Journal of Digital Earth, al poco de nacer Detektia. En el trabajo participaron buena parte del actual equipo de Detektia y es especial porque inició una línea de investigación muy importante para nosotros: los índices de salud estructural.
Durante la obra se implementaron medidas de control tradicionales (nivelaciones periódicas, tiras…). El presente estudio, realizado con posterioridad a la obra, muestra el potencial que posee la tecnología InSAR en este tipo de obras, presentando una solución complementaria innovadora para un seguimiento continuo, remoto y de alta precisión de las deformaciones producidas durante las obras.
Uso de InSAR para el control de zonas afectadas
Se aplicó la tecnología InSAR para detectar y cuantificar los desplazamientos milimétricos en la zona de Atocha durante los dos años de obra subterránea. En particular, se emplearon imágenes del satélite Envisat en geometría ascendente, disponibles en aquella época.
La resolución espacial y temporal de Envisat era limitada en comparación con satélites actuales: aproximadamente 1 imagen por mes con una resolución correspondiente a decenas de metros por cada pixel. Sin embargo, se logró obtener una cobertura suficientemente densa de puntos de medición (dispersores persistentes) en las cubiertas de los edificios y el terreno circundante.
Para evaluar la salud estructural de cada edificio, el estudio propone varios índices de clasificación novedosos basados en los resultados InSAR. Estos índices sintetizan la información de deformación de todos los puntos InSAR de un edificio en parámetros interpretables por ingenieros civiles. Algunos de los índices considerados fueron:
- Índice de asentamiento acumulado (Iacc): mide el desplazamiento vertical total sufrido por el edificio durante el periodo de obras.
- Índice de deformación diferencial (Idiff): cuantifica la diferencia de asentamiento entre distintos puntos de la estructura (indicador de posibles distorsiones y asientos diferenciales en el edificio).
- Índice de aceleración de deformaciones (Iacel): detecta cambios bruscos en la tasa de movimiento, señal de posibles episodios anómalos (e.g., subsidencia repentina).
Estos índices permiten clasificar objetivamente el grado de afección de cada edificio y generar alertas tempranas. De hecho, cualquier cambio significativo en un índice tras una nueva imagen satelital puede indicar una variación en el comportamiento de la estructura, activando alarmas para inspección inmediata.
Todos los resultados obtenidos mediante InSAR fueron contrastados con mediciones tradicionales (puntos de nivelación instalados en edificios, fisurómetros “tiras”, etc.), mostrando una buena correlación entre ambos. Esta validación aumentó la confianza en el uso de InSAR como herramienta de auscultación remota complementaria.
Resultados obtenidos
El monitoreo InSAR reveló que la mayor parte de los edificios en el entorno de Atocha experimentaron asentamientos moderados, generalmente dentro de rangos seguros, durante la excavación del túnel. Sin embargo, el análisis detallado edificio por edificio identificó casos puntuales de mayor deformación diferencial.
En particular, dos edificios históricos cercanos a la traza del túnel presentaron valores más altos en el índice Idiff, indicando posibles deformaciones diferenciales significativas durante las obras.
Los dos inmuebles mencionados, localizados sobre terrenos más blandos en uno de los tramos heterogéneos, mostraron una aceleración en sus asentamientos coincidiendo con el paso de la tuneladora bajo su vertical. Como resultado, obtuvieron una clasificación de «alto riesgo” en el índice de salud estructural Ia definido en el estudio.
Gracias al análisis realizado se obtuvieron 4 hallazgos relevantes:
- Asentamiento máximo: El mayor descenso acumulado observado en un edificio rondó los ~8 mm (valor obtenido por InSAR), localizado en uno de los dos edificios mencionados.
- Deformación diferencial: En esos dos edificios críticos se midieron diferencias de asentamiento de hasta ~5 mm entre extremos de la estructura, coherentes con grietas leves observadas sobre el terreno.
- Edificios estables: El resto de construcciones de la zona mantuvo deformaciones por debajo de umbrales preocupantes; muchos edificios experimentaron asentamientos homogéneos < 3 mm sin daños apreciables.
- Validación in-situ: Las lecturas de las bases de nivelación instaladas en la estación de Atocha y edificios colindantes confirmaron tendencias similares (dentro de ±1 mm) a las detectadas por InSAR, reforzando la fiabilidad del método.
Los índices de salud estructural desarrollados permitieron convertir estos datos de deformación en información accionable. Por ejemplo, gracias a este tipo de control satelital es posible detectar deformaciones fuera del área instrumentada y recomendar la realización de inspecciones adicionales en los edificios con un índice de riesgo más alto.
Conclusiones
El estudio demostró el enorme potencial de la tecnología InSAR para el seguimiento de obras subterráneas en entornos urbanos sensibles.
A pesar de las limitaciones de los satélites disponibles en aquel entonces, se detectaron desplazamientos milimétricos y se consiguió evaluar objetivamente la estabilidad de decenas de estructuras.
Este caso pionero validó que integrar la auscultación InSAR con los sistemas de monitoreo convencionales proporciona una capa adicional de seguridad: permite vigilar de forma continua todos los edificios de un área amplia, algo inviable solo con instrumentación tradicional.
El proyecto se describe con mayor detalle en el siguiente artículo científico publicado en 2020: https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/17538947.2020.1815878.
Este estudio ayudó a sentar las bases de la aplicación de la tecnología InSAR en grandes obras de ingeniería civil urbana demostrando que la monitorización desde el espacio contribuye a proteger el patrimonio construido en nuestras ciudades mientras avanzamos con la construcción de nuevas infraestructuras.
A día de hoy, gracias a la disponibilidad de satélites de mayor resolución temporal y espacial como Sentinel-1 podemos ofrecer soluciones de alerta temprana que mejoran la información disponible durante la construcción de túneles en entornos urbanos, vigilando la “salud” de cada edificio cercano y garantizando su seguridad con datos objetivos.
