eBridge “Predicción remota de fallas en puentes”. Documento I: informe técnico de los resultados del proyecto

Abstract

El proyecto eBridge: Predicción remota de fallas en puentes, se propuso en esta primera etapa generar capacidad de predicción de fallas en puentes. Este tema se planteó por la necesidad actual que tiene el país de mejorar la administración y la toma de decisiones en temas de infraestructura, especialmente en el tema de puentes, ya que este tipo de infraestructura es el eslabón más débil en una red vial, elemento fundamental para el transporte de personas y bienes en una país y región, influyendo directamente en la competitividad del mismo (Foro económico mundial, 2012 - 2013). Para generar esta capacidad se desarrollaron herramientas básicas que permitirán en futuras etapas de investigación concluir con un sistema experto para el desempeño de estructuras de puentes. Estas herramientas son: (i) metodologías de evaluación considerando aspectos cualitativos y cuantitativos, (ii) identificación de mecanismos de fallas para un tipo de puente de interés nacional, (iii) identificación de tecnología para la medición de variables relacionadas con los mecanismos de falla, (iv) protocolos de medición, (v) identificación de herramientas probabilísticas para la determinación de niveles de confianza de una estructura, (vi) generación de una herramienta de simulación utilizando el método de montecarlo y (vii) realización de pruebas de concepto para la aplicación de lo anterior. El grupo de trabajo se dividió en tres áreas fundamentales: (i) ingeniería estructural y de construcción, (ii) algoritmos especializados de visualización y predicción y (iii) sistemas de información que incluye los sistemas de información geográfica y la red de sensores. Al inicio del proyecto se esperaba contar con un inventario de estructuras de puentes del país, sin embargo las instituciones a cargo no cuentan con el mismo, por que se varió la metodología y más bien se enfocó en mejorar y complementar un sistema de administración de estructuras de puentes, generando un prototipo de base de datos con la información necesaria por conocer de una estructura. Además, con el fin de aplicar todo lo generado en esta investigación, se seleccionó un puente piloto que fuera típico en nuestro país. Desde el punto de vista estructural, se caracterizó el puente a través de un modelo estructural teórico y esta caracterización se complementó incluyendo un análisis de la cuenca y cobertura del área de influencia del mismo. Generando protocolos y estándares para el almacenamiento de esta información. Considerando la teoría y las experiencias de los investigadores se identificaron mecanismos de falla probables y se analizaron las variables que pueden influir en el mismo, identificando para el puente piloto el elemento que más influye en su comportamiento, con el objetivo de medir físicamente su comportamiento real. Las mediciones se realizaron utilizando tecnología existente, adaptándola y generando los protocolos de adquisición de datos. Contando en este momento con instrumentos para la medición de variables como: desplazamiento, deflexión, deformación, vibración y tránsito; además de una transmisión de datos utilizando la red 3G (telefonía celular) para el caso de la vibración, instrumentos además inalámbricos que permiten una mayor facilidad de instalación. Con respecto al tema de confiabilidad de la estructura, se identificaron metodologías de análisis y se llegó a determinar un índice de confianza de la misma para un tiempo dado. Sin embargo, para determinar una ecuación de confiabilidad en el tiempo, es necesario la generación de más información proveniente de la evaluación de estructuras existentes, aspecto que en Costa Rica no es posible a la fecha dada la falta de bases de datos del comportamiento de las estructuras. En este proyecto se trabajó con un grupo multidisciplinario y con la participación de un grupo importante de estudiantes de grado del Tecnológico de Costa Rica.