CDT Los contratistas y propietarios de obras se comprometen a garantizar que sus estructuras cumplan rigurosas normas de seguridad y todos los requisitos de zonificación, pero pocos se plantean implantar tecnología a largo plazo para prolongar la vida útil de sus activos.
Fuente: For Construction PROS
Los sensores del Internet de las cosas (IoT) diseñados para aplicaciones industriales proporcionan visibilidad del ciclo de vida de la estructura, desde la temperatura y madurez del hormigón hasta su resistencia e integridad estructural a largo plazo. Con capacidad para soportar y monitorizar temperaturas extremas, presión, tensión, vibraciones y condiciones meteorológicas extremas, estos sensores son robustos y resistentes, y proporcionan datos útiles que pueden beneficiar a las estructuras mucho más allá del presente.
Al utilizar sensores IoT, los contratistas y propietarios de activos pueden supervisar sus estructuras de hormigón, tanto durante como después del curado, en tiempo real durante todo el ciclo de vida del activo. Esto les permite obtener información valiosa sobre las condiciones de una gran variedad de infraestructuras y tipos de activos, desde puentes y autopistas hasta edificios y estadios. Los sensores IoT se instalan fácilmente y pueden montarse en la superficie de las estructuras, dependiendo del tipo de infraestructura. Además, pueden incrustarse en el interior del hormigón durante el proceso de curado.
Aunque el despliegue inicial de sensores puede considerarse una inversión poco significativa, proporcionan beneficios a largo plazo que pueden ayudar a evitar que la seguridad de las infraestructuras, su durabilidad y los elevados costes de mantenimiento se vean comprometidos. En concreto, los sensores pueden detectar toda una serie de problemas, como grietas o daños causados por una serie de condiciones, a lo largo de la vida útil de los activos. Como resultado, la prevención y la detección temprana supondrán un ahorro de costes más adelante, ya que se puede realizar un mantenimiento preventivo adecuado antes de que los problemas empeoren. Por ello, los sensores permiten una gestión temprana de las reparaciones, ya que los contratistas y los propietarios de los activos utilizan los datos para obtener información precisa de la propia estructura.
Veamos algunas consideraciones clave a la hora de instalar esta tecnología.
Breve introducción a los sensores IoT
Los sensores IoT utilizados para la monitorización estructural vienen en diferentes tipos que se basan en la combinación de parámetros que miden: temperatura, humedad relativa, deformación, presión y vibración.
Los sensores IoT utilizados para supervisar el curado del hormigón, conocidos como sensores de hormigón en el mercado, se utilizan principalmente durante la fase de construcción. Una de las principales ventajas de estos sensores es que ayudan a optimizar la programación del proyecto. Por ejemplo, un contratista no puede esperar demasiado para retirar el encofrado cuando coloca los cimientos de hormigón. En lugar de esperar a los resultados de las pruebas de rotura in situ, los sensores de hormigón pueden proporcionar datos de resistencia en tiempo real, lo que permite a los contratistas retirar el encofrado antes y acelerar el proyecto.
Los sensores de hormigón están diseñados para una instalación sencilla, que puede lograrse simplemente empotrándolos en el hormigón, ya sea montándolos en una barra de refuerzo o fijándolos en el encofrado antes de verter el hormigón. La ferralla sirve como dispositivo de tensión para reforzar el hormigón durante el proceso de instalación. Permite colocar los sensores en una zona segura sin que se muevan ni sufran daños durante el vertido del hormigón. Tras fijarlos con una cinta de sujeción, los sensores se conectan a un nodo transmisor para obtener conectividad inalámbrica, lo que permite un acoplamiento en la nube sin fisuras con acceso remoto completo a todos los datos del hormigón desde cualquier dispositivo, incluidos un teléfono, un portátil o una tableta. Los nodos transmisores pueden equiparse con funciones de registro de información para almacenar datos de hormigón localmente hasta que se establezca una conexión sólida, lo que significa que incluso en zonas con condiciones atmosféricas adversas pueden tomarse medidas de protección adicionales para garantizar el mantenimiento de la fiabilidad.
Aunque los sensores añaden un valor considerable a los procesos de instalación y construcción, pueden instalarse incluso después de que un edificio o infraestructura ya se haya construido, independientemente de la antigüedad del activo. Los sensores de deformación y vibración también pueden añadirse al activo después de su construcción. Con una vida útil de varias décadas, los sensores pueden recoger datos sin necesidad de mantenimiento. Muchos nodos transmisores incluyen una batería integrada (normalmente recargable por USB cada seis meses o un año) y pueden durar hasta 10 años. Con las capacidades de las tecnologías IoT para las actualizaciones por aire, la velocidad de transmisión de datos de los nodos transmisores también puede optimizarse para mejorar la duración de la batería.
Trabajando para recopilar datos de múltiples puntos de la infraestructura, los sensores alertan a los dispositivos inteligentes de su elección (¡en tiempo real!) si hay un deterioro del sitio que requiera atención inmediata. Por ejemplo, si los cimientos de un activo están en riesgo de corrosión (causada por el clima, la temperatura o el desgaste), un sensor IoT no va a evitar que las barras de refuerzo metálicas se rompan, pero alertará inmediatamente a los propietarios de los activos de dónde existe una amenaza antes de que se produzca una exposición excesiva o daños. Los cambios en los patrones de vibración de los puentes, que podrían ser un indicador de un posible fallo, pueden detectarse mediante sistemas IoT que analizan los datos de los sensores de vibración en tiempo real.
Un ejemplo de fallo estructural es la corrosión. En particular, las estructuras junto al océano son más susceptibles a la corrosión de las barras de refuerzo debido a la combinación de humedad, oxígeno y cloruro de sodio, lo que provoca que se debiliten y dañen. Aunque nunca se puede estar totalmente protegido contra las condiciones meteorológicas naturales, la supervisión en tiempo real y la recopilación de datos permiten hacer frente a estas condiciones a tiempo, lo que puede garantizar la seguridad y ahorrar costes.
Las tres consideraciones principales para seleccionar un sensor industrial
1.- Revisar el mercado
Hay una amplia gama de sensores IoT disponibles en el mercado, así que ¿cómo seleccionar uno? Los contratistas y propietarios de activos no solo necesitan dispositivos sensores resistentes, sino también que tengan una conectividad robusta y flujos de trabajo de software y aplicaciones fáciles de usar.
Por ejemplo, con los sensores de hormigón convencionales, como los instrumentos basados en Bluetooth, los datos pueden recopilarse y transmitirse a un dispositivo personal, como un smartphone o una tableta. Sin embargo, cada sensor está diseñado para la detección de un solo punto, lo que significa que es posible que necesite varios sensores diferentes para detectar diversas condiciones en un lugar de trabajo. Los contratistas también deben estar cerca, ya que estos sensores deben colocarse físicamente cerca de la tecnología para recibir datos. Con algunos sensores IoT, las capacidades remotas permiten a los contratistas supervisar las condiciones de la obra desde cualquier lugar sin necesidad de visitar el lugar de trabajo ni de sincronizar los datos a través de dispositivos personales.
Aunque es tentador elegir el primer producto que se ve, especialmente las alternativas menos caras, es importante considerar los beneficios de una solución a largo plazo que puede ser un poco más costosa. Existen opciones de bajo coste, pero a menudo no ofrecen muchas de las ventajas a largo plazo diseñadas para prolongar la vida útil. Al asignar fondos para apoyar la inversión a largo plazo, los contratistas garantizarán la seguridad y la rentabilidad de los activos en los próximos años.
2.- Tenga en cuenta la duración de la batería
Debido a que los proyectos de construcción se encuentran a menudo en zonas remotas, los sensores deben ser autoalimentados y/o capaces de conectarse a una alimentación constante (después de todo, ¡no querrá cambiar la batería cada mes!) Es crucial que los sensores tengan conectividad remota 24 horas al día, 7 días a la semana, para que los contratistas y propietarios puedan realizar un seguimiento de las condiciones de los activos durante y después de la construcción sin necesidad de estar físicamente en el lugar. Dado que los datos de los sensores se envían directamente desde el lugar de la obra a cualquier dispositivo que esté conectado a Internet, desde el que se puede acceder a ellos en cualquier lugar y en cualquier momento, los contratistas e inspectores de activos pueden ahorrarse los viajes a lugares remotos, lo que optimiza el tiempo, la eficiencia y los costes.
3.- Determine los requisitos del trabajo
Al seleccionar un sensor IoT, debe tener en cuenta los requisitos del proyecto y sus objetivos finales. En cualquier obra, es importante asegurarse de que se están cumpliendo todos los requisitos de construcción y seguridad; aquí es donde es crucial seleccionar el tipo de sensor que será más beneficioso para el tipo de información que está buscando. Por ejemplo, si está desarrollando una estructura en un entorno urbano denso, puede que merezca la pena considerar sensores capaces de detectar vibraciones, con el fin de hacer un seguimiento de cómo su estructura puede verse afectada por quienes la rodean y viceversa.
Cosas que hay que evitar al instalar
1.- Evite que el cable se suelte de la barra de refuerzo
Aunque los sensores IoT industriales son resistentes y capaces de soportar condiciones climáticas extremas, no están diseñados para soportar el peso de una estructura. Por ejemplo, cuando se instalan sensores en forma de cables (es decir, sensores de temperatura o de tensión conectados en cadena), es conveniente fijarlos correctamente y evitar que el cable se afloje para proteger los sensores de la carga de hormigón. De ese modo, los sensores no resultarán dañados o aplastados por la infraestructura que deben vigilar.
2.- Mala selección de la ubicación para la instalación
Los sensores IoT (como los sensores de madurez del hormigón, los sensores de deformación o los sensores de vibración) proporcionarán abundante información extremadamente útil, pero una mala ubicación durante la instalación, ya sea durante la construcción inicial o una vez finalizada, dará como resultado datos poco útiles. La ubicación de los sensores debe determinarse mediante el análisis estructural, que proporciona información sobre la salud del edificio y permite a los contratistas seleccionar la mejor ubicación para la tecnología.
Además, dependiendo de la estructura, menos puede ser más. Es importante tener en cuenta los lugares clave de una estructura que necesitan supervisión, en lugar de comprar varios sensores y colocarlos por todo el activo. Si no se determina desde el principio el número de sensores necesarios, los contratistas pueden incurrir en costes que podrían haberse evitado.
Puntos clave
Los sensores IoT diseñados para la supervisión a largo plazo optimizan la eficiencia durante y después de la construcción. Al seleccionar específicamente sensores de monitorización a largo plazo, en lugar de a corto plazo, la infraestructura necesitará menos mantenimiento y conservación, ya que los sensores detectarán lo que debe abordarse antes de que pueda afectar a una estructura. Además, con la monitorización remota, los contratistas pueden acceder a la información directamente desde la ubicación del activo en cualquier lugar en el que se encuentren.
Antes de la instalación, los contratistas deben investigar a fondo los tipos de sensores industriales disponibles en el mercado, así como las capacidades de la batería de la tecnología y el tipo de información necesaria para garantizar que se cumplen los requisitos del proyecto. Durante la instalación, los contratistas también deben evitar errores comunes, como la fijación y colocación inadecuadas de los sensores IoT. Después de todo, los sensores son una inversión a largo plazo: ¡manténgalos a salvo!
Los sensores IoT avanzados son una inversión inicial que debe tenerse muy en cuenta en el proceso de presupuestación. Con una investigación adecuada y una implementación eficaz, el coste inicial supondrá un ahorro significativo y tranquilidad a largo plazo.
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Ricardo Gomez Angel
