El desarrollo económico y social en las ciudades depende en gran parte de las estructuras desplegadas a lo largo del territorio como edificios, puentes e incluso aquellas destinadas a infraestructuras de energía y telecomunicaciones. Es por este motivo que las estructuras también deben hacer parte de la conectividad digital en el modelo impulsado por el Internet de las Cosas (IoT) y el 5G.
Y es que no es simplemente resolver un tema de conectividad de las estructuras, sino tener conciencia de la repercusión que conlleva tal hecho, asociado con la seguridad y mantenimiento. Ocasionalmente estamos expuestos a tragedias y desastres no previstos, como el colapso de un edificio, además existe cierta incertidumbre también alrededor del Cambio Climático que puede generar fenómenos frecuentes y más agresivos y provocar alteraciones en la estructura que pueden acelerar el proceso de envejecimiento; de por si el envejecimiento de la estructura es un problema que aqueja a toda Europa: se estima que alrededor del 35% de los puentes de ferrocarril tiene más de 100 años.
Para llevar a cabo el mantenimiento de estas estructuras de forma correcta, existen un a serie de métodos de inspección de estructuras in situ que resultan tener un alto componente subjetivo, pero que pueden mejorarse con la gran disponibilidad de equipos que se adaptan a diferentes variables físicas. En Tecnalia venimos realizando esa labor en el Área de Infraestructuras de Tecnalia, para monitorear estructuras de diversa naturaleza. Algunos de nuestros casos más cercanos fue en estructuras industriales de la planta de Vicinay en Sestao y las evaluaciones estructurales en el Puente del Peligro en Getxo.
La Monitorización de la Salud Estructural (Structural Health Monitoring o SHM), también conocida como un control continuo por medición es una necesidad cada vez más latente, debido entre otras cosas a que las inspecciones in situ son muy costosas. A largo plazo este tipo de soluciones irán adquiriendo cada vez más relevancia en su solicitud como servicio, añadiendo además el gran potencial de desarrollo futuro gracias a tecnologías disruptivas que impactarán en los tres niveles fundamentales del proceso:
- Por un lado la captación de datos permitirá la smartización de estructuras de cualquier tipo e importancia. Además se dará la explosión del mercado de la sensórica IoT, de bajo costo, y la implantación generalizada del 5G.
- La interpretación de los datos se dará de manera automática, gracias a las técnicas de Inteligencia Artificial, que permiten que mediante algoritmos de aprendizaje automático, se logre un diagnóstico con un alto porcentaje de fiabilidad y que permite predecir el comportamiento de una estructura que opera en un entorno complejo.
- Asegurar la comunicación y presentación de los datos, de manera que puedan usarse en modo remoto en la toma de decisiones importantes. En este contexto aplica el caso de los gemelos digitales, que basan la contextualización de la información obtenida, en un escenario de realidad geométrica.
Recientemente, en el área de Building Technologies de Tecnalia, se inició un proyecto encaminado a la “Integración de la monitorización estructural de puentes en el Internet de las Cosas con un gemelo digital.” El proyecto HAZITEK 2020, con nombre ZUBIoT tiene como objetivo democratizar la tecnología de SHM para puentes a un coste compatible con la explotación y el servicio generalizado de smartización de estos activos mediante su sensorización.
Por otro lado, el Área de Infraestructura de Tecnalia ha dado sus frutos con el proyecto europeo FORESEE “Future proofing strategies FOr RESilient transport networks against Extreme Events” que buscaba la creación de algoritmos automáticos de detección temprana de daño estructural. A continuación, destacamos los artículos de aplicación a casos reales:
- Vibration-Based SHM Strategy for a Real Time Alert System with Damage Location and Quantification.
- Bearing Assessment Tool for Longitudinal Bridge Performance
En el desarrollo de tecnologías para la Monitorización de la Salud Estructural existen dos perspectivas de diferente alcance:
- La de las iniciativas de I+D con un objetivo de mediano y largo plazo, y en la cual el ideal es la integración de un modelo unificado, extensible y aplicable a cualquier tipo de estructura.
- La de las aplicaciones de ingeniería avanzada con un objetivo a corto plazo y corresponden a las soluciones hechas a medida del caso de estudio. Requieren intervención de un técnico experto, además de un diseño previo del plan de monitorización para cada estructura mediante modelos de cálculo específicos.
La Monitorización de la Salud Estructural, responde hoy en día a una necesidad en el control y seguimiento del estado de las estructuras y edificaciones, de tal manera que asegurar la conectividad en este tipo de escenarios es primordial para responder de manera inmediata y pertinente a los diferentes obstáculos. Esta conectividad debe darse no sólo para las personas, si no también para los objetos físicos.
El avance de esta tecnología significará la integración total de las estructuras de las que dependen actividades básicas en nuestra sociedad, así como nuestra propia seguridad. Igualmente el proceso servirá para recopilar datos de gran valor que ayudarán a su vez en la mejora de las técnicas de construcción y diseño existentes.
