ZUBIoT

INTEGRACIÓN DE LA MONITORIZACIÓN ESTRUCTURAL DE PUENTES EN EL INTERNET DE LAS COSAS CON UN GEMELO DIGITAL

Programa financiador:
HAZITEK / CDTI
ZL-2022/00200 / IDI-20211065

El objetivo del proyecto ZUBIoT es democratizar la tecnología de la monitorización de puentes, ofreciendo un sistema configurable en base a herramientas de código libre y soluciones de bajo coste, el cual otorgue autosuficiencia y capacidad de decisión al usuario, a un coste compatible con la explotación y la “smartización” generalizada de estas estructuras. La gestión proactiva del mantenimiento de puentes, mediante la implantación del acceso continuo y remoto a datos de sensores, plataformas IoT en la nube y la puesta en contexto con un gemelo digital del activo, puede permitir:

Optimizar el número y tiempo de las inspecciones tradicionales, reduciendo los costes asociados.
Anticiparse a la progresión del daño, reduciendo los costes de reparación y alargando la vida útil de estas estructuras, lo que demora su reemplazo y las consecuencias económicas y medioambientales que la construcción de nuevos puentes genera.
Evitar posibles daños a las personas, a la propia infraestructura de transporte y, en general, sociales y económicos, posibilitando al experto responsable la realización en remoto de juicios complementarios del estado estructural de los puentes a partir de los datos que se midan en continuo (conforme al plan de monitorización de cada estructura).

Es muy importante destacar la singularidad de la monitorización estructural de las infraestructuras de transporte, en este caso de los puentes. Cada puente necesita un plan de monitorización propio, ya que, a diferencia del sector industrial, en el sector de la construcción no se produce una fabricación en serie de infraestructuras. Entre otros aspectos, son casos particulares en cuanto a:

La tipología y materiales empleados, así como las incertidumbres constructivas.
Los modos de fallo a considerar, ELS (Estados Límite de Servicio) o ELU (Estados Límites Últimos).
Las localizaciones o elementos constructivos que vigilar (secciones críticas, tablero, apoyos, estribos…) y las solicitaciones a las que se exponen.
El ambiente y otras variables que afectan a la durabilidad e integridad, así como el envejecimiento.

En consecuencia, ZUBIoT se plantea como una solución flexible, adaptable y escalable de contextualización BIM remota de medidas con sistemas IoT, que se considera el planteamiento tecnológico más adecuado y factible actualmente para la monitorización de puentes en la práctica.

INNOVACIÓN

El sistema ZUBIoT comprende funcionalidades innovadoras que resultan ventajas frente a las técnicas tradicionales de inspección de puentes y a los costosos sistemas de monitorización existentes (que en la práctica se instalan solo en puentes singulares o en mal estado):

Información en remoto con transmisión en tiempo real y posibilidad de elevadas frecuencias de muestreo gracias al establecimiento de protocolos IoT por red 4G. Esto permite la obtención de las frecuencias propias de vibración de la estructura directamente en servidor (sin preproceso por hardware) a partir de los datos de aceleración recabados en crudo (de los que pueden asimismo seleccionarse partes de interés para su guardado en una BBDD de series de tiempo).
Visualización de los resultados en un gemelo digital de contextualización accesible vía URL, con representación 3D del activo monitorizado y de la ubicación de los sensores, con posibilidad de acceso desde los mismos a “dashboards”, datos almacenados y procesos “Cloud”, siendo posible la personalización y optimización del seguimiento de cada puente por un usuario experto.
Configuración de alertas en tiempo real a través de umbrales seleccionados por un técnico competente para cada estructura monitorizada. El seguimiento de cada sensor con un identificador único durante todo el proceso permite la recopilación ordenada de datos para la implementación futura de desarrollos de Inteligencia Artificial en el marco de otros proyectos.
ZUBIoT es adaptable a cualquier tipo de sistema de medida (con o sin cable) desde el que pueda establecerse in situ un envío IoT (con o sin PC según el caso). En particular, en la prueba piloto de investigación del proyecto se incluyeron acelerómetros Wireless de bajo coste, energéticamente autónomos mediante placas solares, y con un disparador configurado para medir y enviar registros temporales durante un tiempo determinado tras la entrada del tren en el puente.