Con los avances recientes en tecnología, se han desarrollado e implementado sistemas de sensores para el monitoreo de salud estructural (SHM – Structural Health Monitoring) en diversas estructuras civiles como puentes, edificios, túneles, centrales eléctricas y presas. Estos sistemas, que incluyen sensores cableados e inalámbricos, permiten la recolección continua de datos en tiempo real sobre el estado estructural. No obstante, persisten preguntas sobre el uso óptimo de estos sensores.

Para diseñar un sistema SHM, es crucial determinar el tipo adecuado de sensor que cumpla eficientemente con los objetivos del sistema de detección. Este artículo presenta una revisión de diferentes tipos de sensores utilizados para el monitoreo y evaluación del estado de las estructuras en tiempo real.

Sensores Inteligentes para el Monitoreo de Salud Estructural

El monitoreo de salud estructural se basa en la recopilación precisa y en tiempo real de datos sobre la condición de los elementos estructurales, comunicando esta información al sistema de control y alertando sobre patrones irregulares. Los sensores SHM están diseñados para facilitar el monitoreo y proporcionar a los ingenieros de mantenimiento herramientas para la toma de decisiones que garanticen la seguridad de la estructura y del público.

Un sistema típico de monitoreo de salud estructural incluye una red de sensores que miden parámetros relevantes como estrés, deformación, vibración, inclinación, humedad y temperatura. Los avances en la tecnología de sensores han resultado en varios tipos de sensores SHM. A continuación, se ofrece una breve revisión de los sensores SHM más utilizados:

Tipos de Sensores Utilizados

1. Sensores de Fibra Óptica

Los sensores de fibra óptica miden deformaciones, desplazamientos y vibraciones en las estructuras con una precisión sin igual. Su capacidad para transmitir datos a largas distancias sin pérdida significativa los hace ideales para el monitoreo tanto local como global. Estos sensores son insensibles a interferencias electromagnéticas, lo que los hace especialmente útiles en entornos industriales y urbanos donde la precisión y la fiabilidad son críticas.

2. Acelerómetros

Los acelerómetros son dispositivos esenciales que miden las fuerzas de aceleración estáticas y dinámicas. Su uso es crucial para evaluar el comportamiento estructural bajo diferentes cargas, como terremotos, vientos fuertes y tráfico. Estos sensores ayudan a determinar la respuesta dinámica de las estructuras, permitiendo a los ingenieros diseñar y ajustar edificaciones para mejorar su resistencia y durabilidad ante eventos sísmicos y otras fuerzas dinámicas.

3. Sensores de Cuerda Vibrante

Estos sensores son altamente efectivos para monitorear la tensión, presión y desplazamientos en estructuras geotécnicas y de construcción. La tecnología de cuerda vibrante ofrece una resistencia excepcional a las interferencias y es capaz de operar en condiciones extremas. Son ampliamente utilizados en la vigilancia de puentes, presas y túneles, donde la estabilidad y la seguridad son fundamentales para prevenir fallos catastróficos.

4. Galgas Extensiométricas

Las galgas extensiométricas miden la deformación de los materiales cuando se aplican fuerzas externas. Son vitales para el monitoreo de estructuras de acero y concreto, proporcionando datos sobre cómo se comportan estos materiales bajo diferentes cargas. Estas galgas son fundamentales en la detección de microfisuras y en la evaluación de la fatiga de materiales, lo que ayuda a prevenir fallos estructurales antes de que ocurran.

5. Inclinómetros

Los inclinómetros son instrumentos clave para monitorear los movimientos y deformaciones del subsuelo. Son esenciales para evaluar la estabilidad de taludes, excavaciones y cimentaciones. Estos sensores permiten detectar movimientos lentos y progresivos que podrían indicar un deslizamiento de tierra inminente, proporcionando información crítica para tomar medidas preventivas y evitar desastres.

Beneficios del Monitoreo Estructural

• Seguridad

La implementación de sistemas SHM permite la detección temprana de fallos estructurales, lo que es fundamental para prevenir accidentes y desastres. Al identificar problemas potenciales antes de que se agraven, se pueden tomar medidas correctivas inmediatas, asegurando la integridad y seguridad de la estructura y protegiendo a los ocupantes y al público en general.

• Eficiencia

El monitoreo continuo de las edificaciones facilita una gestión más eficiente del mantenimiento. Al proporcionar datos precisos sobre el estado de la estructura, permite planificar y priorizar las reparaciones y el mantenimiento de manera efectiva, lo que a su vez prolonga la vida útil de las edificaciones. Esto resulta en una reducción de costos a largo plazo y una mejora en la gestión de recursos.

• Datos en Tiempo Real

La capacidad de recibir información instantánea sobre el estado de la estructura es crucial para la toma de decisiones informadas. Los datos en tiempo real permiten a los ingenieros y administradores de edificios responder rápidamente a cualquier anomalía o daño, optimizando la seguridad y operatividad de las estructuras. Además, esta información facilita la implementación de estrategias de mantenimiento predictivo, en lugar de reactivo, mejorando la eficiencia operativa.

El monitoreo estructural con tecnología avanzada es una inversión que mejora significativamente la seguridad, eficiencia y capacidad de respuesta en la gestión de infraestructuras críticas.