Monitoreo de puentes
diagnóstico estructural, monitoreo y mantenimiento predictivo de las obras de arte
Francia cuenta con entre 200,000 y 250,000 puentes viales, de los cuales cerca del 90 % son gestionados por las entidades locales. Según el informe del Senado « Seguridad de los puentes: evitar una tragedia », al menos 25,000 obras están en mal estado estructural y presentan problemas de seguridad o de disponibilidad para los usuarios.
Cinco años después de este informe, los hallazgos siguen siendo preocupantes. Las evaluaciones realizadas en el marco del Programa Nacional de Puentes, dirigido por el Cerema, muestran que muchas obras requieren un monitoreo reforzado. De más de 63,000 obras comunales registradas, solo el 28 % se consideran en buen estado, mientras que 29 % presentan desórdenes estructurales significativos o mayores que requieren estudios profundos y luego trabajos de reparación.
En este contexto, las inspecciones periódicas siguen siendo indispensables, pero no siempre permiten comprender la evolución real de un desorden entre dos visitas.
El seguimiento de fisuras, inclinaciones, deformaciones o vibraciones se convierte entonces en una herramienta valiosa para complementar el diagnóstico estructural de los puentes y orientar las decisiones de mantenimiento.
Programa Nacional de Puentes – Cerema
Estado de los puentes comunales en Francia (Cerema, 2024)
Las limitaciones de las inspecciones tradicionales
Las inspecciones detalladas, visitas IQOA (Imagen de la Calidad de las Obras de Arte) y peritajes estructurales siguen siendo indispensables en el marco de la gestión de las obras de arte.
Permiten :
establecer un diagnóstico estructural ;
identificar las patologías ;
evaluar el nivel de riesgo ;
de priorizar las intervenciones.
Sin embargo, estas inspecciones solo proporcionan una fotografía del estado de la obra en un momento dado. Entre dos campañas de inspección, la evolución real de un desorden sigue siendo a menudo desconocida.
¿Una fisura observada durante una inspección está realmente estabilizada o sigue evolucionando con el paso de los meses? ¿Una rotación de pila es puntual o traduce un movimiento progresivo de la obra? ¿Los desplazamientos observados están relacionados con un asentamiento de los cimientos, con las variaciones de temperatura entre el verano y el invierno, o con las solicitaciones inducidas por el tráfico?
Solo una vigilancia continua permite responder a estas preguntas distinguiendo las evoluciones estacionales normales del comportamiento de la estructura de los movimientos susceptibles de revelar un desorden más preocupante.
¿Qué parámetros vigilar en un puente?
Seguimiento de fisuras
El seguimiento de fisuras constituye uno de los indicadores más utilizados en el diagnóstico estructural de los puentes. El objetivo no es solo constatar la presencia de una fisura, sino medir su evolución.
Una fisura estable no presenta los mismos desafíos que una fisura activa cuya apertura progresa con el tiempo.
Seguimiento de inclinaciones
El seguimiento de inclinaciones permite detectar los giros y vuelcos que afectan :
las pilas ;
los estribos ;
los muros de contención ;
los elementos estructurales.
Estas medidas son particularmente relevantes para identificar asentamientos diferenciales o movimientos geotécnicos.
Seguimiento de columnas y pilas
Las columnas, pilas y apoyos constituyen elementos críticos en el comportamiento de una obra.
Su vigilancia permite detectar precozmente :
una pérdida de verticalidad ;
una rotación anormal ;
un desplazamiento progresivo ;
una deformación local.
Deformación de puente
El análisis de las deformaciones constituye un elemento central de la auscultación de las obras de arte.
Permite comprender la respuesta real de la estructura a las solicitaciones :
tráfico ;
temperatura ;
viento ;
movimientos de terreno ;
envejecimiento de los materiales.
Vigilancia vibratoria
Las vibraciones representan una verdadera firma del comportamiento estructural de un puente.
La evolución de las frecuencias propias o de las amplitudes vibratorias puede revelar una modificación de rigidez o la aparición de un desorden estructural.
Del diagnóstico al Monitoreo de Salud Estructural (SHM)
Desde hace varios años, los gestores de infraestructuras se están orientando progresivamente hacia enfoques de Monitoreo de Salud Estructural (SHM).
El SHM consiste en monitorear continuamente una obra con la ayuda de sensores para obtener un conocimiento preciso de su comportamiento real.
El objetivo ya no es solo constatar un desorden cuando aparece, sino:
seguir su evolución;
comprender sus causas;
validar las hipótesis de los ingenieros;
mejorar el mantenimiento predictivo;
reducir los riesgos de intervención de emergencia.
Este enfoque se utiliza hoy en día ampliamente en grandes obras de arte, puentes estratégicos e infraestructuras sensibles.
Las soluciones FEELBAT para la supervisión de puentes
Con el fin de acompañar a los gestores de obras de arte, FEELBAT desarrolla una gama de sensores conectados dedicados a la supervisión estructural y al monitoreo de infraestructuras.
DELTA L+, DELTA L+mini & DELTA X-L100: seguimiento de fisuras
El DELTA L+ permite medir la evolución de la apertura de una fisura en el tiempo.
El DELTA L+mini permite medir la evolución de la apertura de una fisura en el tiempo en correlación con el impacto de la luminosidad.
El DELTA X-L100 permite medir la evolución de la apertura de una fisura de gran amplitud (100mm) en el tiempo.
Todos los sensores conectados FEELBAT integran la medición de temperatura.
Los datos recopilados permiten identificar las fases de aceleración, los comportamientos estacionales así como los efectos del tráfico o las variaciones térmicas.
DELTA R : seguimiento de inclinaciones
El DELTA R mide las rotaciones y variaciones angulares que afectan a los pilotes, estribos, columnas o tableros.
Estas medidas permiten seguir la evolución de la estabilidad de la obra y detectar precozmente ciertos movimientos estructurales.
Líneas inclinométricas FEELBAT
Para las obras que requieren una visión global de su comportamiento, varios DELTA R pueden agruparse dentro de una línea inclinométrica.
Esta representación permite visualizar las deformaciones, rotaciones y desplazamientos relativos en toda una estructura e identificar rápidamente las zonas más solicitadas.
Se ha desarrollado un módulo específicamente para convertir los grados directamente en mm para facilitar la visualización de la deformación.
DELTA V : monitoreo vibratorio
El DELTA V permite seguir las vibraciones inducidas por el tráfico, las condiciones ambientales o ciertos fenómenos dinámicos.
El análisis frecuencial constituye un complemento valioso al diagnóstico estructural y a las inspecciones tradicionales.
Próximamente disponible en la tienda FEELBAT
Las ventajas de las soluciones de monitoreo FEELBAT
Los sensores FEELBAT han sido diseñados para ser plug & play, con una instalación rápida realizable en solo unos minutos en la mayoría de las obras. Sin cableado complejo ni infraestructura pesada, permiten desplegar fácilmente una solución de monitoreo en un puente, un muro de contención o cualquier otra obra de arte.
Los datos son accesibles a distancia desde una aplicación web y móvil, con visualización en tiempo real, historial de mediciones, generación de informes PDF automatizados y gestión de umbrales de alerta personalizables. En caso de evolución anormal de una fisura, de una inclinación o de una vibración, los usuarios pueden ser notificados inmediatamente por email o SMS.
Gracias al soporte de varios protocolos de comunicación (Sigfox, LTE-M y 4G), las soluciones FEELBAT pueden ser desplegadas en la mayoría de las regiones del mundo, manteniendo una autonomía que puede alcanzar varios años.
Conclusión
La vigilancia de los puentes evoluciona progresivamente hacia enfoques de Monitoreo de Salud Estructural que permiten ir más allá de las inspecciones periódicas.
El seguimiento de fisuras, inclinaciones, columnas, deformaciones y vibraciones proporciona a los ingenieros información esencial para comprender el comportamiento real de una obra, optimizar los programas de mantenimiento y anticipar las intervenciones antes de la aparición de desórdenes críticos.
En este enfoque, los sensores conectados FEELBAT constituyen una solución simple de desplegar para instrumentar las obras de arte y establecer una verdadera estrategia de mantenimiento predictivo.