Tienes cien veces más probabilidades de morir por ser alcanzado por un rayo que por el derrumbe de un puente.

Lo cual es una forma morbosa de decir que los puentes son generalmente estructuras muy seguras, con posibilidades de muerte por un colapso en cualquier parte del mundo de una en cien millones por año.

Pero a pesar de lo impresionante que se ha vuelto la ingeniería moderna, no es una ciencia perfecta. El derrumbe del puente de la autopista en Génova, Italia, que se cobró la vida de 43 personas en 2018, y las 35 personas que perdieron la vida en el derrumbe del puente West Gate de Melbourne en 1971 son trágicos recordatorios de los riesgos que implica la construcción de obras públicas.

El Dr. Mehridat Makki Alamdari es profesor titular en la Escuela de Ingeniería Civil y Ambiental, UNSW Sydney. Ha pasado la última década inspeccionando puentes, analizando sus datos y encontrando formas más eficientes de realizar evaluaciones de salud estructural para garantizar que permanezcan seguros. Uno de los nuevos proyectos en los que está trabajando es el desarrollo de un sistema de detección montado en un vehículo que atraviesa puentes para crear una instantánea de su salud y seguridad.

El Dr. Makki Alamdari dice que todos los 53,000 puentes de Australia, desde el puerto de Sydney hasta el río Swan y todo lo demás, se inspeccionan visualmente al menos cada año. Pero los crecientes volúmenes de tráfico y los vehículos más grandes y pesados ​​han aumentado la carga que ahora deben soportar los puentes. Más que nunca, los reguladores y los gobiernos necesitan hacer predicciones confiables sobre la seguridad de los puentes que requieren más recursos y más fondos para su mantenimiento.

"En todo el mundo tenemos tantos puentes en deterioro que se acercan al final de su vida útil, pero las diversas autoridades viales no tienen fondos suficientes para demoler todos estos puentes y construirlos desde cero", dice el Dr. Makki Alamdari.

La alternativa es extender la vida útil del puente evaluándolo regularmente para la seguridad pública y reparándolo según sea necesario. En Australia, esta tarea se comparte entre los gobiernos locales y estatales.

La forma en que se evalúan varía de un puente a otro. El método de bajo contacto más común es inspeccionar visualmente cada puente una vez al año o más regularmente según lo requiera el caso. Estos pueden ser puentes adecuados que tienen volúmenes de tráfico relativamente bajos, pero ¿qué pasa con una estructura como el puente del puerto de Sydney, que es atravesado por 58 millones de vehículos al año, o puentes más antiguos en áreas regionales que ahora soportan cargas mucho más grandes de lo que fueron diseñadas? para?

Percibiendo peligro

Para el Harbour Bridge y otras estructuras de puentes icónicas a gran escala en todo el mundo, las autoridades confían en una combinación de inspecciones visuales, tecnología como CCTV y sensores especiales estacionados a intervalos a lo largo del puente. Los sensores proporcionan un flujo continuo de datos que los ingenieros utilizan para identificar defectos emergentes o puntos débiles estructurales.

El Dr. Makki Alamdari, quien antes de trabajar en la UNSW fue investigador asociado de CSIRO analizando datos sobre el puente del puerto de Sydney, dice que, en última instancia, se trata de observar los patrones cambiantes en las vibraciones captadas por los sensores y luego actuar cuando sea necesario.

"Este enfoque se ha implementado en infraestructuras grandes e icónicas como el puente del puerto de Sídney y, más recientemente, el puente Gateway en Brisbane, así como en muchos puentes en China y en todo el mundo", dice el Dr. Makki Alamdari.

Si bien esto puede significar que los posibles problemas de seguridad por el desgaste pueden identificarse y actuar en forma temprana, el sistema es costoso e implica muchos gastos generales como cableado, monitoreo, carga de electricidad y sistemas de análisis, sin mencionar el reemplazo de componentes cada dos años como la exposición a los elementos pasa factura.

El Dr. Makki Alamdari dice que para un puente pequeño con una luz de 50 m, costaría alrededor de $200 000 instalar un sistema de detección integral, pero un consejo local puede tener solo un presupuesto anual de una décima parte de esto para cada puente.

"Realmente no tiene sentido comercial aplicar esto a una gran cantidad de puentes. Y el problema que enfrentamos en Australia es que muchos de estos puentes en deterioro y de tramos más cortos se encuentran en áreas regionales.

"Desafortunadamente, algunos camiones sobrecargados se desvían sobre estos puentes regionales para evitar estaciones de pesaje en rutas más directas. Esto puede causar daños significativos a los puentes en áreas rurales que no están construidos para soportar estas cargas".

Entonces, si los sensores son demasiado costosos y requieren mucha mano de obra, y una inspección visual cada año podría ser inadecuada, las autoridades viales y los ingenieros están buscando métodos alternativos que sean sostenibles y garanticen la seguridad.

Sensores móviles

La Dra. Makki Alamdari se basa en su experiencia en monitoreo de salud estructural y análisis vibracional para desarrollar una nueva tecnología móvil que logra un equilibrio entre eficiencia y economía.

En lugar de cargar un puente con sensores costosos, ¿qué pasaría si colocara sensores en los vehículos que miden el estado del puente cuando pasan sobre él?

Esta idea se planteó por primera vez hace más de una década y funciona perfectamente sobre el papel, pero nadie la ha demostrado en el mundo real. La Dra. Makki Alamdari y sus colegas están cada vez más cerca de que esto se haga realidad.

"Mi resumen de DECRA es idear técnicas avanzadas de procesamiento de señales para extraer la respuesta de vibración de un vehículo en movimiento y luego construir un algoritmo basado en datos utilizando aprendizaje automático e inteligencia artificial para compilar una base de datos sobre indicadores clave de la salud estructural del puente". dice ella.

Su equipo, en colaboración con socios de la Universidad de Kyoto (Japón), utiliza un puente atirantado con una luz de unos 50 m para probar un pequeño prototipo de vehículo.

"El próximo paso en nuestras pruebas es introducir gradualmente daño artificial en la estructura del puente y verificar que nuestras señales revelen este daño, simplemente procesando la respuesta del vehículo".

El vehículo hecho a la medida que el equipo del Dr. Makki Alamdari usa para realizar sus pruebas se parece un poco a un auto de Fórmula Uno en miniatura.

El automóvil está equipado con múltiples acelerómetros y celdas de carga para medir la respuesta dinámica del vehículo una vez que se mueve sobre el puente, así como para medir la fuerza de interacción entre el vehículo y el puente. También hay un sistema de adquisición de datos a bordo para registrar datos en tiempo real. Puede alcanzar una velocidad de 10 metros por segundo, pero para obtener los mejores resultados, las pruebas muestran que la velocidad del vehículo debe mantenerse en torno a los 2 metros por segundo.

"El automóvil se moverá de un lado a otro muchas veces para recopilar un rico conjunto de datos del puente", dice el Dr. Makki Alamdari. "Una vez que se recopilan los datos, se analizarán fuera de línea en la oficina para ver si hay anomalías en comparación con el estado de referencia".

Puente al futuro

Es poco probable que esta tecnología de sensores móviles para puentes esté disponible comercialmente al final de la beca DECRA del Dr. Makki Alamdari dentro de dos años. Pero hasta ahora, se ha mostrado muy prometedor.

"En el laboratorio, hemos demostrado que podemos monitorear el estado de salud del puente usando esta tecnología", dice ella.

"Pero en el campo siempre es una historia diferente porque, por mi experiencia trabajando en el puente del puerto de Sydney, sé que hay muchos desafíos inesperados. Así que eso es algo que exploraré y veré cuánto podemos reducir la brecha entre nuestros pruebas de laboratorio y en el campo."

El Dr. Makki Alamdari tiene la esperanza de que los vehículos con sensores móviles estén disponibles comercialmente para fines de la década.

"Llevarlo al nivel requerido implica mucho trabajo en términos de avanzar y ajustar los parámetros de su algoritmo y aumentar la sensibilidad de sus sensores. Todas esas cosas deben ser correctas para garantizar que la tecnología funcione de la manera que pretendemos". ." + Explora más

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