Monitoreo Cargas - Implementación de un sistema de monitoreo de salud estructural para edificaciones mediante sensores fotónicos

Las obras de infraestructura civil se diseñan para soportar cargas de múltiples fuentes, sin embargo, este diseño se logra a partir de varias hipótesis, que en algunos casos no ocurren. Fenómenos como asentamientos diferenciales, daños o fallas de elementos estructurales, sobrecargas, etc., hacen que la edificación se comporte de una manera diferente a la esperada. Cuando alguno de estos fenómenos ocurre, debido a múltiples factores, no es posible conocer con precisión cómo es la distribución de los esfuerzos en la edificación y por lo tanto es difícil establecer con algún grado de confiabilidad, si hay elementos que puedan estar sometidos a algún nivel de esfuerzo que pudiera causar una falla crítica de la estructura.

Desafortunadamente, en el país han ocurrido algunas fallas catastróficas en edificaciones e infraestructura que han causado víctimas letales. Además de esto, también se han tenido que demoler también varias edificaciones y hay múltiples reportes de daños en edificaciones como por ejemplo fallas en fundaciones, fisuraciones debido a asentamientos diferenciales e inclinaciones excesivas. En los casos que se realizan reparaciones, tanto durante el proceso, como al final del mismo, hay una gran incertidumbre en cuanto a cómo quedaron distribuidos los esfuerzos en la edificación.

Se propone el desarrollo de un sistema de monitoreo en tiempo real de la salud estructural de edificaciones empleando sensores fotónicos, que incluye: una metodología para fabricar y embeber sensores fotónicos en estructuras de concreto que permiten medir variables como esfuerzo, un prototipo del sensor instalado en una edificación de prueba, un sistema de monitoreo remoto y una plataforma de captura y análisis de datos en tiempo real para toma de decisiones.

Se plantea ejecutar el proyecto comenzando con la fabricación de varios sensores de prueba, los cuales se ensayarán en el laboratorio en probetas a compresión de escala reducida. Una vez el sistema conformado por el sensor, el sistema de adquisición, almacenamiento y procesamiento, haya sido probado, se procederá a instalar una serie de sensores en una edificación en construcción, para realizar una prueba piloto de la instalación y operación en condiciones reales.

El sistema desarrollado podría ser implementado temporal o permanentemente en los elementos verticales de las construcciones, incluyendo edificios, puentes, o cualquier tipo de estructura con elementos de concreto reforzado, permitiendo configuraciones de bajo costo. Lo anterior, con el fin de que el sistema sea atractivo para constructores o inversionistas inmobiliarios.

El grupo de trabajo se conforma por personas de la EIA, UPB, U de A, con experiencia en la fabricación de sensores, fibra óptica, diseño y evaluación de estructuras de concreto reforzado y en monitoreo estructural. Algunos de estos han trabajado anteriormente, de manera individual y conjunta, en la instalación de fibra óptica en edificaciones. De esto ya han resultado algunos prototipos, trabajos de grado y artículos. La ejecución de esta propuesta permitiría validar si el sistema estaría listo para implementación comercial.