Detección táctil para monitorizar la infraestructura de transportes a escala estructural
Si bien se espera que la monitorización de la salud estructural desempeñe un papel cada vez más importante en la infraestructura de transportes, las técnicas actuales siguen dependiendo de la detección puntual, en lugar de la detección espacial, que requiere una red densa de sensores puntuales que aumenta considerablemente el coste de monitorización. El gasto no es el único inconveniente. Los sensores de deformación actuales no pueden medir deformaciones superiores al 1 % o 2 %, por lo que no son capaces de proporcionar una alerta ante una catástrofe inminente. El proyecto SENSKIN adoptó un enfoque innovador para superar estos problemas y desarrolló un sensor de deformación de elastómeros dieléctricos, fácil de instalar y de bajo coste que puede transmitir sus mediciones de forma inalámbrica y con un bajo consumo energético. «El sensor es pasivo, pero el nodo está alimentado por un panel fotovoltaico que carga una batería de iones de litio 18650 de 3 000 mAh», explica el doctor Angelos Amditis, director de investigación del ICCS, centro coordinador de SENSKIN. Los sensores desarrollados no solo son más baratos, sino que también son capaces de detectar una gama de deformaciones, desde muy pequeñas hasta extremadamente grandes. Además, gracias a la comunicación inalámbrica entre el sensor y el concentrador, la instalación es mucho más sencilla y rápida. El silicio es asimismo un material más barato de utilizar en la fabricación de sensores.
Redes tolerantes al retardo
Su enfoque utiliza redes tolerantes al retardo, o DTN (por sus siglas en inglés), con la idea general de poder disponer de las mediciones en cualquier momento, cualesquiera que sean las condiciones. Las DTN favorecen que las mediciones se almacenen durante la pérdida de conectividad, lo que permite que estén disponibles cuando se restablezca la conexión. El modelo asíncrono de entrega de datos de «almacenamiento y reenvío» de las DTN aborda los problemas de interrupciones y falta de infraestructura, ya que la arquitectura respalda el desarrollo de enfoques sofisticados de enrutamiento. El sistema puede utilizar nodos intermedios para enrutar las mediciones del sensor en el caso de que un nodo no tenga conectividad directa con la pasarela. «En caso de que un fenómeno extremo desencadene una emergencia, la información de salida se preservará a través de (los denominados) “protocolos de comunicación de emergencia” y se enviará a la estación de procesamiento sin pérdida de disponibilidad o precisión», explica el doctor Amditis. El equipo desarrolló también un sistema de apoyo a las decisiones para facilitar una intervención estructural proactiva, basada en la condición, bajo cargas operativas y después de fenómenos extremos. «Las mediciones de los sensores indican el estado de la infraestructura (por ejemplo, un puente) con códigos de colores: azul para todo correcto, amarillo cuando resulta dañado y rojo para indicar un estado crítico. Además, los módulos de análisis y costes del ciclo de vida sugieren acciones de mantenimiento y predicen el coste del mismo en los años siguientes », añade el doctor Amditis. Los socios de SENSKIN probaron su sistema. El ensayo piloto inicial tuvo lugar en el primer puente del Bósforo, en Estambul, donde se probó el componente de telecomunicaciones del sistema y los aspectos de integración. El segundo, y principal ensayo piloto, tuvo lugar de septiembre de 2018 a mayo de 2019 en el puente G4 en Krystallopigi (Grecia). «Hemos realizado un conjunto de mejoras significativas, ya que hemos realizado pruebas exhaustivas con el sensor y las telecomunicaciones, que han funcionado bien. El sensor exhibe algunas carencias en la medición de deformaciones muy pequeñas, pero por otro lado, puede medir deformaciones extremadamente grandes en comparación con los sensores convencionales», comenta el doctor Amditis. El proyecto fue complejo y conllevó la adopción de un enfoque innovador para la aplicación de las tecnologías existentes. El doctor Amditis concluye: «De lo que estoy personalmente más orgulloso es de la forma en que este consorcio colaboró cada vez que aparecían obstáculos aparentemente insuperables, redobló sus esfuerzos y aportó soluciones para avanzar en la investigación y lograr un resultado positivo».
Palabras clave
Monitorización de la salud estructural, sensores táctiles, infraestructura, sistema de apoyo a las decisiones, redes tolerantes al retardo
