Sensores para detectar fallos en obras civiles

Suplemento especial de DIARIO CÓRDOBA

Director: Rafael Romero Castillo

Los efectos del cambio climático no solo afectan al medio ambiente y a las especies animales y vegetales, sino que también repercuten en el mantenimieno y vida útil de las grandes obras civiles e infraestructuras. En este contexto, un grupo de investigación de la Universidad de Córdoba (UCO) liderado por el investigador Rafael Castro está participando en un proyecto para, entre otras cuestiones, detectar fallos y alertar de anomalías en las construcciones motivadas por los efectos del cambio en el clima.

Asimismo, y entre otros fines, este proyecto -llamado Adaptación de infraestructuras de obra civil ante el cambio climático (AIC3)- tiene como objetivos instalar sensores inteligentes de bajo coste para alertar de fallos constructivos, monitorizar obras civiles y predecir su vida útil, así como adaptar elementos críticos de estas infraestructuras a los citados efectos del cambio climático en obras como carreteras, vías ferroviarias y presas.

Junto a este equipo de la UCO, participa otra grupo investigador de la Universidad de Sevilla, a través de la Asociación de Investigación y Cooperación Industrial de Andalucía (Aicia), y la empresa constructora sevillana Azvi.

El grupo de investigación cordobés está centrado actualmente en la monitorización de estructuras civiles mediante dispositivos autónomos de bajo coste para el apoyo en la construcción y en el mantenimiento y explotación de infraestructuras, explica Rafael Castro.

Todo ello, mediante una técnica que permite la detección de anomalías o daños estructurales en los diferentes tipos de obras civiles como puentes o presas.

En concreto, a través de este proyecto, el grupo utilizará modelos numéricos de las estructuras para ver qué zonas de las mismas están más expuestas al cambio climático, y mediante el uso de sensores se podrá evaluar los fallos provocados por los efectos de este fenómeno ambiental, su evolución, localización y la predicción de vida útil de las estructuras.

La monitorización se lleva a cabo con sensores inalámbricos de bajo coste personalizables y basados en el internet de las cosas. Para ello, se usarán nanosensores de base de cemento compuesto con nanotubos de carbono, que confieren a los materiales de base de cemento mejoras mecánicas y eléctricas, que permiten obtener información acerca del funcionamiento de las estructuras.

Estos nanosensores fueron anteriormente desarrollados en el marco de un proyecto del Plan Nacional de Investigación.

Finalmente, se indica desde la Universidad cordobesa, 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 de las estructuras determinados a partir de las vibraciones registradas mediante los sensores.

Una vez se desarrolle este sistema de análisis, se aplicará en distintas infraestructuras como el puente arco de Palma del Río (en la A-453, vía que une esta localidad con la sevillana de Écija); en tramos de conservación de carreteras; en el viaducto de Hernani de la línea de alta velocidad Vitoria-San Sebastián-Bilbao, y en la presa embalse de Bornos (Cádiz).

Este proyecto, que se ejecutará hasta el 2023, se está gestionando en la UCO a través de su Oficina de Transferencia de Resultados de la Investigación (OTRI) y está cofinanciado por el Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial (CDTI, del Ministerio de Ciencia e Innovación), y el Programa Operativo I+D+i por y para el beneficio de las Empresas-Fondo Tecnológico de los fondos europeos Feder.

Tras ver su funcionamiento real, sus resultados se plasmarán en guías metodológicas de construcción y en procedimientos de actuación a la hora de determinar el peso que el cambio climático tiene en el diseño, mantenimiento y durabilidad de las grandes construcciones civiles.

Actualmente, este grupo de investigación de la UCO también trabaja sobre la posibilidad de aplicar técnicas de energy harvesting (de obtención de energía del medio ambiente) para autoabastecer los sensores a través de dispositivos piezoeléctricos que generen energía a partir de la propia vibración que registran estas estructuras.