La monitorización de la salud de las estructuras, conocido como SHM, de sus siglas en inglés (Structural Health Monitoring) es el conjunto de procedimientos mediante los cuales, se introducen técnicas de detección temprana de daños estructurales, en edificaciones, puentes, túneles, turbinas eólicas, infraestructuras de almacenamiento hidráulico, viaductos, etc.
Incluye una gama muy amplia de metodologías para la evaluación estructural, no destructivas, mediante el empleo de varios tipos de sensores introducidos o fusionados a dicha estructura.
El proceso de monitorización de la salud de las estructuras incluye:
- instalación de sensores,
- adquisición de datos,
- transferencia de datos y
- diagnósticos de los mismos.
Con esta información, se evalúan parámetros e indicadores relacionados con la seguridad, fuerza, tensión, integridad y rendimiento de la estructura.
¿Cuáles son los objetivos del SHM o monitorización de salud de las estructuras?
El objetivo fundamental, es solventar, con las medidas de corrección adecuadas, aquellos índices o parámetros no conformes que hayan sido detectados. En detalle, los objetivos son:
- Mejorar el rendimiento (seguridad y funcionalidad) de las estructuras existentes.
- Si se emplean la monitorización durante la ejecución de las obras de construcción, facilitará a la ingeniería evaluar el estado de las estructuras y determinar con mayor certeza la vida útil de las mismas.
- Valorar más detalladamente los daños después de las estructuras haber sido afectadas por fenómenos atmosféricos de envergadura
- Proporcionar tareas de mantenimiento acordes al estado real de la estructura. Haciendo dichas tareas más rentables y previsoras. Por este motivo, ayuda a reducir costes de construcción, que siempre tienen costes más elevados que las tareas de mantenimiento.
- Permite una recopilación de datos veraces acerca del desempeño real de las estructuras. Estos datos a su vez ayudan a la mejora de futuros diseños de estructuras similares.
- Permite el cambio hacia criterios de diseños basados en el rendimiento.
Esquema resumen del proceso de implementación de Sistema de monitorización de la Salud de Estructuras (SHM):
Detalles de cada elemento dentro del Sistema de monitorización de la Salud de Estructuras (SHM):
- Estructura: Las estructuras o infraestructuras que son consideradas críticas o una parte vital de otra infraestructura más compleja.
- Sistema de Adquisición de Datos: Primeramente, deben ser elegidos el número y el tipo de sensores adecuados, así como la activación de los muestreos de los parámetros a monitorizar. Se define también en este momento los procesos para la adquisición de datos, la activación de dichos sensores y las técnicas para guardar datos.
La colocación de los sensores no deben alterar el comportamiento de la estructura. Para ello, en los Proyectos de ingeniería, durante la etapa de diseño, se contemplan espacios coincidiendo con cajas de sondeo, cuartos de cuadros de control, cajas de registro, etc.
Los sensores deben ser apropiados y robustos y cumplir adecuadamente su función durante una duración especificada. Cada sensor puede evaluar un aspecto particular de la estructura. Miden tensión, deflexión, rotación, temperatura, corrosión, pretenzado, etc. - Transferencia de datos: La transferencia de datos se puede hacer mediante sistemas cableados, aunque no resulta muy práctico en grandes estructuras. Actualmente, se gestiona la comunicación inalámbrica, aprovechando el desarrollo de las nuevas infraestructuras de transmisión de datos. Lo principal, es que no sea necesario una visita de campo para la monitorización.
- Procesamiento digital: Una vez transferidos los datos recopilados, se emplean herramientas para el tratamiento digital de los mismos, que incorporan soluciones, entre otras, para suprimir efectos no deseados, como por ejemplo, ruidos. La depuración de los datos, se realiza previamente a proceder con el almacenamiento de la información. Los softwares ayudan la interpretación de los datos, haciendo el proceso más ágil y preciso.
- Almacenamiento de datos: Los datos procesados se pueden almacenar durante mucho tiempo y recuperarse en el futuro para su análisis e interpretación.
- Diagnóstico a partir de los datos: Los procesos diagnósticos implican la conversión de datos abstractos a información útil sobre la condición de la estructura y sus respuestas a las cargas. Por lo tanto, los datos finales obtenidos de la monitorización de la salud de la estructura, deben ser detallados y físicos, basados en los cuales se pueden tomar decisiones de ingeniería racionales y basadas en el conocimiento.
La metodología utilizada para el proceso de diagnóstico depende del tipo de estructura, la ubicación y los tipos de sensores, el propósito de monitorización y la respuesta estructural que se está considerando.
Fases y sistematicidad de las pruebas de seguimiento de la salud de las estructuras:
Las pruebas para la vigilancia que se implementan como parte del sistema de monitorización de salud de las estructuras, pueden clasificarse de la siguiente forma:
- Sobre la base de un calendario de vigilancia:
- Pruebas continuas
- Ensayos periódicos
- Sobre la base de la forma en que se encuestan las respuestas de la estructura:
- Carga estática
- Carga dinámica
- Vibraciones ambientes
A modo de conclusión, resumimos como Ventajas y Desventajas de estos sistemas para la monitorización del estado de salud de las estructuras.
- Mejor comprensión del comportamiento real de las estructuras.
- Detección de posibles daños en una fase incipiente.
- Reducción de los tiempos de inspección, mantenimiento y reparación.
- Convoca la búsqueda de materiales innovadores.
- Ayuda a desarrollar estrategias de gestión más ajustadas a la realidad.
| Ventajas | Desventajas |
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