Diseño de un ambiente de simulación para el monitoreo de estructuras civiles mediante muografía de transmisión

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dc.contributor.advisorPeña Rodríguez, Jesús
dc.contributor.advisorVega Arguello, Alexis
dc.contributor.authorCarvajal Castro, Camilo Andrés
dc.contributor.evaluatorBegambre Carrillo, Oscar Javier
dc.contributor.evaluatorBenjumea Royero, Jose Miguel
dc.date.accessioned2025-08-28T15:10:03Z
dc.date.available2025-08-28T15:10:03Z
dc.date.created2025-08-28
dc.date.issued2025-08-28
dc.description.abstractEl monitoreo de estructuras civiles como represas y túneles es crucial para garantizar su seguridad operativa y reducir riesgos asociados a eventos y fallas no detectados oportunamente. La muografía representa una avanzada técnica de imagenología no invasiva que aprovecha los muones, partículas subatómicas generadas por la interacción de la radiación cósmica con la atmósfera terrestre, para la inspección detallada de estructuras internas sin alterar el objeto de estudio. Este estudio tuvo como finalidad desarrollar un entorno computacional que permita simular el uso de la muografía en el monitoreo estructural de presas, tomando como caso de estudio la represa Hidrosogamoso, ubicada en Santander, Colombia. Se generó un modelo tridimensional de la presa, considerando tres materiales principales: roca, agua y concreto, asignados según su ubicación real en la estructura. Se implementó un algoritmo basado en técnicas de trazado de rayos para estimar distancias recorridas y pérdidas energéticas de los muones, determinando la energía mínima requerida para atravesar cada sección del objeto inspeccionado y calculando el flujo de muones a través del objeto. Además, se evaluó la configuración óptima del telescopio detector, considerando coordenadas y aperturas angulares para obtener resultados eficientes y precisos. Se obtuvieron mapas de energía mínima, mapas de flujos de muones y tiempos estimados de observación requeridos para detectar anomalías internas significativas. En particular, se analizó un escenario específico con una grieta vertical hipotética de 0.8 metros de ancho, demostrando la capacidad de la técnica para identificar este tipo de fallas internas bajo ciertas condiciones. No obstante, otros escenarios como erosión interna (piping), debido a sus pequeñas dimensiones y ubicación cercana a los cimientos, resultaron inviables para ser analizados eficazmente con muografía. Finalmente, se concluyó que la topografía cercana al sitio inspeccionado juega un papel determinante en la configuración adecuada del detector, influyendo significativamente en la calidad de los resultados obtenidos. Además, el tiempo requerido para realizar mediciones confiables mediante muografía puede variar considerablemente, desde pocas horas hasta varios meses, dependiendo principalmente de factores como la densidad del material analizado, la resolución deseada, la apertura angular del detector y la complejidad geométrica del objeto bajo estudio.
dc.description.abstractenglishMonitoring of civil structures such as dams and tunnels is crucial to ensure their operational safety and to reduce risks associated with undetected events and failures. Muography represents an advanced, non-invasive imaging technique that leverages muons, subatomic particles generated by the interaction of cosmic radiation with the Earth's atmosphere, for the detailed inspection of internal structures without altering the object of study. The aim of this study was to develop a computational environment to simulate the use of muography in the structural monitoring of dams, using the Hidrosogamoso dam, located in Santander, Colombia, as a case of study. A three-dimensional model of the dam was generated, considering three main materials: rock, water, and concrete, assigned according to their actual location within the structure. A ray-tracing-based algorithm was implemented to estimate the distances traveled and the energy losses of the muons, determining the minimum energy required to traverse each section of the inspected object and calculating the muon flux through the model. Additionally, the optimal configuration of the detector telescope was evaluated, considering coordinates and angular apertures to obtain efficient and accurate results. Minimum energy maps, muon flux maps, and estimated observation times required to detect significant internal anomalies were obtained. Specifically, a scenario with a hypothetical vertical crack measuring 0.8 meters in width was analyzed, demonstrating the technique’s capability to identify such internal failures under certain conditions. However, other scenarios, such as internal erosion (piping), were found to be unfeasible for effective analysis using muography due to their small dimensions and location near the foundation. Finally, it was concluded that the surrounding topography of the inspected site plays a key role in the proper configuration of the detector, significantly influencing the quality of the results obtained. Moreover, the time required to perform reliable measurements using muography can vary considerably from a few hours to several months depending primarily on factors such as the density of the material analyzed, the desired resolution, the detector’s angular aperture, and the geometric complexity of the object under study
dc.description.degreelevelPregrado
dc.description.degreenameIngeniero Civil
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/46051
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingeníerias Fisicomecánicas
dc.publisher.programIngeniería Civil
dc.publisher.schoolEscuela de Ingenieria Civil
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia (CC BY-NC-ND 2.5 CO)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectPresas
dc.subjectMuones
dc.subjectMonitoreo estructural
dc.subjectMuografía
dc.subjectFlujo de muones
dc.subjectFallas estructurales
dc.subject.keywordStructural monitoring
dc.subject.keywordMuons
dc.subject.keywordDams
dc.subject.keywordMuography
dc.subject.keywordMuon flux
dc.subject.keywordStructural failures
dc.titleDiseño de un ambiente de simulación para el monitoreo de estructuras civiles mediante muografía de transmisión
dc.title.englishDesign of a simulation environment for civil structure monitoring using transmission muography
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado
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