La Facultad de Ingeniería de la Universidad de Michigan, en los Estados Unidos, lidera un proyecto para crear puentes inteligentes. Un año y medio después de que el puente I-35, que atravesaba el rio Mississippi, se derrumbara en la ciudad de Minneapolis, este proyecto, que durará cinco años, tiene por objetivo crear la infraestructura necesaria para monitorizar una serie de puentes cuya localización no ha sido todavía determinada.
La caída de ese puente marcó un antes y un después, ya que reveló las carencias de seguridad de miles de puentes en los Estados Unidos. Así, el puente I-35, de 160 metros de longitud, había sido construido hacía cuatro décadas. Con un abanico de notas que iban del 0 al 9, los principales elementos estructurales del puente siniestrado recibieron una pobre calificación de 4 puntos en inspecciones previas. Con un 5 para la cubierta y un 6 para la subestructura de anclaje.
La propia Universidad de Michigan elaboró otro informe en 2001 en el que no detectó grandes problemas de fatiga de materiales, pero aconsejó inspecciones cada seis meses de las zonas sometidas a mayor estrés en este puente, cruzado a diario por una media de 150.000 vehículos.
El sistema de monitorización que ha de salir de este proyecto incluirá diferentes tipos de superficies y sensores para detectar grietas, corrosión o signos de debilidad. El sistema mediría también los efectos que tiene el tránsito de camiones pesados sobre los puentes, lo cual es actualmente imposible con la tecnología existente.
Asimismo, mediante antenas y una conexión a Internet, el sistema distribuirá la información recogida en los puentes vía inalámbrica a sus centros de control.
Además de los ingenieros de la Universidad de Michigan, otras cinco empresas privadas de distintas partes del país participan en este proyecto.
Un flujo de información
“Este proyecto acelerará el campo del control estructural y, en última instancia, mejorará la seguridad de los envejecidos puentes del país”, comenta Jerome Lynch, del Departamento de Ingeniería Civil y Medioambiental de la Universidad de Michigan, en un comunicado. “Queremos desarrollar nuevas tecnologías para crear un flujo de información de dos vías entre los responsables del puente y el puente”.
El sistema contará con cuatro tipos de sensores para recoger los datos. Así, uno de sus elementos estrella es un hormigón reforzado con fibra, flexible y que además tiene la peculiaridad de conducir la electricidad. De este modo, los investigadores podrán medir los cambios en la conductividad, que, eventualmente, sería una pista que indicaría que el puente sufre alguna debilidad.
Otro de los sensores es una “capa sensitiva” hecha a partir de nanotubos de carbono. Esta especie de pintura será aplicada sobre las zonas críticas para detectar grietas o corrosiones invisibles para el ojo humano. El perímetro de estas capas será delimitado con electrodos que conducen corriente sobre ellas para leer qué está ocurriendo por debajo en función de los cambios en la resistencia eléctrica.
Una serie de nodos inalámbricos de bajo coste y que consumen poca energía buscarán daños clásicos en estas infraestructuras, como son cambios en la vibración o en la tensión. Estos nodos se alimentarán gracias a las vibraciones del propio puente o incluso de las ondas de radio que circulan por el aire.
Sensores en coches
El cuarto tipo de sensores estarán instalados en los propios coches que atraviesen el puente. La idea es que los vehículos midan la reacción del puente ante la presión que ejerce el tráfico. Este tipo de información no está disponible a día de hoy, sin embargo saber cómo la circulación, sobre todo de camiones, afecta al puente es fundamental para predecir la vida útil del puente.
“Nuestro trabajo es un complemento de lo que ya hace”, comenta Gordon. “El problema en las infraestructuras y el de la viabilidad de las nuevas estrategias para monitorizarlas están emergiendo al mismo tiempo. Creemos que tenemos modos de testar el comportamiento de los puentes ya integrados en una infraestructura y no sólo sus componentes”, comenta Gordon.
Otras partes del sistema organizarán los datos y se los comunicarán al inspector del puente. Si este sistema fuera instalado en todos los puentes, los investigadores tendrían a su disposición comparaciones estadísticas, de tal modo que podrían determinar, por ejemplo, si todos los puentes suspendidos desarrollan signos de debilidad transcurridos cierto número de años.