Un grupo de investigación conformado por distintas entidades, entre las que se encuentran las universidades de Córdoba y de Sevilla y el grupo Azvi, están trabajando en el desarrollo de unos sensores que permiten alertar de fallos en la construcción, monitorizar obras civiles, predecir su vida útil y detectar anomalías provocadas por los efectos del cambio climático. Su principal aportación es que se trata de un sistema de bajo coste.
“Esto significa un bajo coste tanto a la hora de fabricarlo como a la hora de gestionarlo”, afirma Rafael Castro, quien lidera el grupo de investigación de la UCO que se encarga de estos trabajaos. Se refiere a que el consumo energético sea el menor posible para simplificar al máximo el mantenimiento del sistema.
“El reto es diseñar todo el circuito con el mejor consumo para el fin con el que fue diseñado”, ya que, como explica el profesor universitario, en la actualidad “el punto débil” de casi cualquier dispositivo suele ser la batería. Por eso su equipo trabaja con la tecnología Vibration based energy harvesting, que “se basa en utilizar materiales que absorben la energía ambiental y la transformen en electricidad”. Un ejemplo de esto serían las piezas de material piezoelectrico que al deformarse generan electricidad.
Evaluación de fallos
El fin último es conseguir la monitorización de estructuras civiles mediante dispositivos autónomos de bajo coste. Se trata, por tanto, de un sistema de apoyo en construcción y el mantenimiento y explotación de infraestructuras, especialmente ante eventos de cambio climático.
Gracias a estos sensores se pueden monitorizar las estructuras a distancia. Pero es que, además, “permite el control a largo plazo”, teniendo en cuenta factores estacionales que puedan dar falsos positivos por las distintas condiciones entre, por ejemplo, el verano y el invierno, tal y como detalla Castro en declaraciones a Innovaspain.
El grupo utilizará modelos numéricos de las estructuras para ver qué zonas de las mismas están más expuestas al cambio climático. Mediante el uso de sensores se podrá evaluar los fallos provocados por los efectos del fenómeno ambiental, su evolución, localización y la predicción de vida útil de las estructuras.
Y es que, “al contrario de lo que pueda parecer, las estructuras están muy afectadas por el cambio climático”, añade el investigador. Se refiere especialmente a los daños que provocan a las construcciones los “cambios bruscos” de temperaturas o de lluvias, por ejemplo.
A prueba en situaciones reales
La monitorización se llevará a cabo con sensores inalámbricos de bajo coste personalizables y basados en el Internet de las Cosas (IoT). Para ello, se usarán nanosensores de base de cemento compuesto con nanotubos de carbono. Éstos confieren a los materiales de base cemento mejoras mecánicas y eléctricas, que permiten obtener información acerca del funcionamiento estructural en servicio. Estos nanosensores fueron anteriormente propuestos y desarrollados en un Proyecto del Plan Nacional de Investigación.
Finalmente, se identificará el daño de las construcciones mediante métodos de gran carga computacional implementados en la nube, como por ejemplo el análisis modal operacional –que utiliza los parámetros modales (intrínsecos) de las estructuras, determinados a partir de las vibraciones registradas mediante los sensores–.
Una vez se desarrolle el sistema, se aplicará a lo largo de este año en distintas infraestructuras, como el puente arco de Palma del Río (N-453, Córdoba); tramos de conservación de carreteras; el Viaducto de Hernani (tramo Hernani-Astigarraga de la Línea de Alta Velocidad Vitoria-San Sebastián-Bilbao); o la presa embalse de Bornos (Cádiz).
