¿Monitorización estructural versus Structural Health Monitoring (SHM)?

tCon la llegada de las nuevas tecnologías al sector de la construcción ha habido grandes avances en la facilidad con la que los técnicos pueden disponer de información en tiempo real de parámetros de la estructura o edificio a estudiar.

Sin embargo, es importante diferenciar entre monitorizar una estructura (con mayor o menor grado de tecnología) e implantar un sistema de monitorización de la salud estructural (en inglés SHM).

A grandes rasgos las principales diferencias se centran en:

En un sistema de monitorización estructural, el sistema se instala en la estructura/edificio con la intención de observar una posible evolución en el tiempo de la patología detectada por un técnico previa inspección. El objetivo es sustituir los testigos clásicos y los equipos de medición manual (exigen costosos desplazamientos) por sensores (fisurometros, clinómetros, etc.) capaces de registrar con gran frecuencia de medida los posibles movimientos que sucedan en la estructura durante la fase de análisis y enviarlos periódicamente a una herramienta informática capaz de registrar todos los datos y procesarlos para poder mostrarlos con rapidez por medio de gráficos de tendencia, etc. Con toda la información recabada el técnico puede emitir un informe final de calidad ya que dispone de gran cantidad de datos sobre la evolución de la estructura sometida a estudio a lo largo del tiempo.

A diferencia, un sistema de monitorización de la salud estructural (SHM) está pensado para ser instalado en una estructura ‘sana’ que no presente patología previas. El objetivo es que el sistema informático procese las señales procedentes de los diferentes sensores y de manera ‘automática’ infiera un estado de conservación de la estructura pudiendo alertar de potenciales afecciones con antelación suficiente para poder actuar. No cabe duda que se tratan de sistemas muy sofisticados que cobran sentido en estructuras críticas sometidas en muchas ocasiones a entornos complejos.

Esquema del HMS (Sistema de Monitorización de la Salud Estructural) instalado en el edificio Burj Khalifa (818 m.)

Evolucion de los Sistemas de Monitorización Estructural

La auscultación es un procedimiento clínico de exploración física que consiste en escuchar de manera directa o por medio de instrumentos como el estetoscopio, el área torácica o del abdomen, para valorar los sonidos normales o patológicos producidos en los órganos (contracción cardíaca, soplos cardíacos, peristaltismo intestinal, sonidos pulmonares, etc.).

Adaptado al sector de la construcción, la auscultación/monitorización la definiríamos como toma de datos en el edificio para estudiar posibles patologías.

Fachada en ruinas
Fachada en estado de ruina.

Se presentan dos alternativas, la de  monitorizar edificios enfermos, y la de  monitorizar edificios afectados por una obra. En el primer caso existen unos deterioros que hay que controlar, mientras que en el segundo caso, el técnico debe definir una serie de parámetros a medir para verificar que las potenciales incidencias de la obra proyectada con las colindantes son las que efectivamente suceden en la realidad.

¿En qué consiste la monitorización.?

La monitorización consiste en estudiar el edificio, investigar las patologías, definir una serie de instrumentos de medición a instalar, medirlos con la frecuencia lógica, y emitir un informe con los datos y una valoración según unos criterios de gravedad.

“La práctica totalidad de los derrumbes de edificios, por lesiones en la estructura, asentamientos de la cimentación, descalces de la cimentación por obras colindantes, nuevas cargas en edificios existentes,… se pueden evitar y prevenir con la adecuada monitorización.”

Testigo tradicional de yeso en grieta de fachada.
Testigo tradicional de yeso en grieta de fachada.

Por ejemplo, cuando se está ejecutando la excavación con sótanos de un solar en el casco viejo con colindantes sin sótanos de cimentaciones escasas, una adecuada auscultación nos puede avisar cuándo estamos empezando a afectar a las cimentaciones vecinas, y así poder adecuar las metodologías de la obra a la nueva situación.

¿Que sistemas utilizamos para monitorizar?

Desde muy antiguo ya se controlaba mediante instrumentos ópticos la inclinación de las fachadas para prevenir derrumbes a causa de obras colindantes.

Hasta ahora la instrumentación de estructuras se utiliza básicamente en obra civil para excavaciones de obras subterráneas y en determinadas excavaciones para edificios en las ciudades, sobre todo en cascos antiguos.

Esta instrumentación se basa en mecanismos que se fijan en las lesiones,  fachadas o en el terreno,  para mediante sensores portátiles determinar la evolución de sus medidas.

Estamos hablando de:

  • Fisurómetros lineales o de dos direcciones, nos dan medidas del valor de apertura de la fisura.
  • Clinómetros de fachada, nos facilitan valores de inclinación de fachadas o estructuras.
  • Inclinómetros, nos da valores de movimientos del terreno en vertical, en dirección del empuje de las tierras.
  • Líneas de asiento, nos permite medir movimientos del terreno en horizontal, para estudiar asentamientos.
  • Piezómetros permiten conocer las variaciones de los niveles freáticos (agua en el subsuelo), dato fundamental para estudiar posibles movimientos del terreno.
  • Sensores de corrosión, permiten conocer el grado y la velocidad de avance del frente de corrosión provocado por la inclusión de cloruros en la armadura.
  • Mediciones por topografía en regletas de nivelación o sobre dianas. Facilitan datos de movimientos generales de paramentos horizontales y verticales vistos y accesibles.

Tradicionalmente la instrumentación se diseñaba pensando en cómo facilitar al técnico el acceso al aparato de medida, dado que físicamente se tiene que llegar hasta él, esta situación hacía que la frecuencia de las mediciones en muchas ocasiones no era la optima.

Monitorización de estructuras en ‘tiempo real’.

Un sistema de monitorización estructural permite asegurar la integridad estructural del edificio proporcionando datos de deformación continuos a lo largo de extensos períodos de tiempo; esto permite que se realice un mantenimiento apropiado, seguro y rentable.

Este tipo de herramientas de monitorización ofrecen como principales beneficios:

  • Disponer de información precisa y en tiempo real de determinadas magnitudes físicas que se produce en una o varias estructuras/edificios.
  • Facilitar al técnico su trabajo ofreciéndole una poderosa herramienta donde dispondrá de toda la información pasada y presente del edificio monitorizado.