{"id":175960,"date":"2025-04-17T14:53:20","date_gmt":"2025-04-17T20:53:20","guid":{"rendered":"https:\/\/tecscience.tec.mx\/es\/?post_type=divulgacion-ciencia&p=175960"},"modified":"2025-04-29T13:06:05","modified_gmt":"2025-04-29T19:06:05","slug":"monitoreo-de-estructuras","status":"publish","type":"divulgacion-ciencia","link":"https:\/\/tecscience.tec.mx\/es\/divulgacion-ciencia\/monitoreo-de-estructuras\/","title":{"rendered":"Una nueva forma de monitorear la salud de edificios, puentes y otras estructuras"},"content":{"rendered":"\n

Por Josu\u00e9 Pacheco Cherrez<\/a><\/strong><\/p>\n\n\n\n

El cuidado y monitoreo de las estructuras que nos rodean, desde edificios y puentes hasta aerogeneradores y componentes de aeronaves, es esencial para garantizar su seguridad y su funcionalidad.<\/p>\n\n\n\n

La falla de estas estructuras podr\u00eda llevar a consecuencias socioecon\u00f3micas catastr\u00f3ficas e incluso la p\u00e9rdida de vidas. Es por esto que una de las \u00e1reas de investigaci\u00f3n en este campo es la detecci\u00f3n de da\u00f1os en estructuras cr\u00edticas.<\/p>\n\n\n\n

Estas fallas pueden ser provocadas por la degradaci\u00f3n natural de los materiales, y agravadas por su exposici\u00f3n a climas extremos \u2014intensificados por el cambio clim\u00e1tico\u2014, lo que puede acelerar la disminuci\u00f3n de su capacidad de carga y de servicio.\u00a0<\/p>\n\n\n\n

Monitoreo de estructuras<\/h2>\n\n\n\n

Los grandes fallos estructurales son evidentes, pero los peque\u00f1os pueden pasar desapercibidos hasta que se convierten en un problema mayor. <\/p>\n\n\n\n

Detectar estos da\u00f1os en etapas tempranas es crucial para prevenir accidentes y reducir costos de mantenimiento. Esto nos permitir\u00e1 tomar decisiones inteligentes sobre si continuar operando o realizar un paro en la estructura para realizar mantenimiento. <\/p>\n\n\n\n

Hacerlo es un desaf\u00edo. Especialmente en estructuras de geometr\u00edas complejas o materiales ligeros como compuestos y pl\u00e1sticos.<\/p>\n\n\n\n

El estudio Damage detection in composite and plastic thin-wall beams by operational modal analysis: An experimental assessment, Composites Part C: Open Access<\/em><\/a> propone una soluci\u00f3n costo-efectiva muy precisa sobre c\u00f3mo el uso de sensores y algoritmos avanzados puede identificar da\u00f1os peque\u00f1os, como masas a\u00f1adidas o grietas min\u00fasculas.<\/p>\n\n\n\n

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Figura 1. Descripci\u00f3n general de la metodolog\u00eda. 1) Instalaci\u00f3n de sensores en diferentes posiciones de la estructura a analizar para capturar las vibraciones. 2) Con An\u00e1lisis Modal Operacional (OMA) se identifica las caracter\u00edsticas din\u00e1micas de la estructura. 3) Los da\u00f1os se detectan con una combinaci\u00f3n entre OMA y la t\u00e9cnica denominada Transformada de Wavelet. 4) Se obtiene informaci\u00f3n sobre el tama\u00f1o de las fallas.<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Midiendo las vibraciones<\/h2>\n\n\n\n

El An\u00e1lisis Modal Operacional<\/strong> (OMA) estudia c\u00f3mo una estructura vibra<\/strong> naturalmente cuando se somete a est\u00edmulos cotidianos, como viento o tr\u00e1fico.\u00a0<\/p>\n\n\n\n

Esta herramienta es parte de la metodolog\u00eda utilizada, ya que no requiere un generador especializado de vibraciones ni medir la fuerza que se aplica a la estructura; procesa los datos de vibraci\u00f3n o de respuesta para identificar las caracter\u00edsticas din\u00e1micas de la estructura.<\/p>\n\n\n\n

Tambi\u00e9n se utiliza la t\u00e9cnica Transformada Continua de Wavelet (CWT)<\/strong> que funciona como un microscopio matem\u00e1tico que \u201camplifica\u201d las se\u00f1ales relacionadas con da\u00f1os, permitiendo detectar irregularidades que podr\u00edan ser invisibles en an\u00e1lisis tradicionales.<\/p>\n\n\n\n

Combinando estas herramientas, es posible identificar y localizar da\u00f1os<\/strong> en estructuras de material compuesto, con una configuraci\u00f3n experimental con un m\u00ednimo n\u00famero de sensores.<\/p>\n\n\n\n

Para demostrar la efectividad de esta t\u00e9cnica, se realizaron experimentos con dos tipos de estructuras. Empezamos con la Viga compuesta de pared delgada (CTWB)<\/strong> que fue sometida a pruebas en dos configuraciones diferentes, midiendo sus vibraciones naturales con una red de sensores.\u00a0<\/p>\n\n\n\n

La primera configuraci\u00f3n fue en un voladizo fijo de un extremo. Mientras, que la segunda configuraci\u00f3n fue suspendida de un extremo.<\/p>\n\n\n\n

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Figura 2. Viga de material compuesto en diferentes configuraciones: voladizo (izquierda)<\/em>; suspendida (centro)<\/em>,\u00a0y acercamiento a la masa a\u00f1adida para simulaci\u00f3n de da\u00f1o (derecha)<\/em><\/em>. En los extremos de la estructura se observan los aceler\u00f3metros utilizados para obtener la din\u00e1mica de la estructura.<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Algunos hallazgos<\/h2>\n\n\n\n

Con el Tubo de PVC en configuraci\u00f3n libre-libre<\/strong> se analizaron las vibraciones del tubo en una configuraci\u00f3n libre por los dos extremos.<\/p>\n\n\n\n

En ambos casos, se introdujeron da\u00f1os controlados, como masas adicionales equivalentes al 9.5% y 14% de la masa de la estructura, as\u00ed como peque\u00f1as grietas que representaban el % del per\u00edmetro de la secci\u00f3n transversal.<\/p>\n\n\n\n

Entre los resultados destacados se detectaron da\u00f1os peque\u00f1os, <\/strong>pues el m\u00e9todo identific\u00f3 masas adicionales y grietas peque\u00f1as con una precisi\u00f3n que se estima en 3% de la longitud de la viga. <\/p>\n\n\n\n

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Figura 3. Tubo de PVC analizado en una configuraci\u00f3n libre-libre.<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

En lo que se refiere a la resoluci\u00f3n sub-rejilla, los sensores estaban distribuidos en una red relativamente gruesa, por lo que la combinaci\u00f3n de herramientas matem\u00e1ticas permiti\u00f3 obtener detalles<\/strong> por debajo de esta resoluci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

Respecto a la cuantificaci\u00f3n de los da\u00f1os, <\/strong>se presentaron curvas de calibraci\u00f3n que relacionan la magnitud de los mismos (por ejemplo, el peso de una masa adicional) con la intensidad de la se\u00f1al detectada, lo que facilita la cuantificaci\u00f3n del da\u00f1o.<\/p>\n\n\n\n

Por \u00faltimo, el sistema funcion\u00f3 eficazmente<\/strong> con una configuraci\u00f3n de medici\u00f3n sencilla con un n\u00famero reducido de sensores<\/strong>, por lo que representa una soluci\u00f3n prometedora para aplicaciones de bajo costo.<\/p>\n\n\n\n

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Figura 4. Ejemplo de masa a\u00f1adida y grietas en la estructura que fueron detectadas con esta metodolog\u00eda.<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Salud estructural<\/h2>\n\n\n\n

El trabajo demuestra que es posible implementar Sistemas de Monitoreo de Salud Estructural (SHM)<\/strong> efectivos<\/strong> sin depender de equipos costosos o configuraciones complejas.\u00a0<\/p>\n\n\n\n

Esta metodolog\u00eda podr\u00eda ser especialmente \u00fatil para monitorear puentes o edificios donde las inspecciones regulares son dif\u00edciles (Infraestructura cr\u00edtica<\/strong>), evaluar el estado de materiales compuestos en aeronaves, donde peque\u00f1os da\u00f1os pueden comprometer la seguridad (industria aeroespacial<\/strong>), as\u00ed como para <\/strong>inspeccionar turbinas e\u00f3licas o estructuras marinas expuestas a condiciones severas (energ\u00edas renovables<\/strong>).<\/p>\n\n\n\n

Adem\u00e1s, la capacidad de detectar m\u00faltiples da\u00f1os<\/strong> simult\u00e1neamente, como dos grietas o dos masas a\u00f1adidas, ampl\u00eda su aplicabilidad en escenarios reales.<\/p>\n\n\n\n

A pesar de los avances, el m\u00e9todo tiene desaf\u00edos y factores que pueden interferir con las mediciones, por ejemplo el ruido ambiental en escenarios reales, la acumulaci\u00f3n de hielo entre sensores, o vibraciones no relacionadas.<\/p>\n\n\n\n

<\/p>\n\n\n\n

Referencia<\/strong><\/h5>\n\n\n\n

Josu\u00e9 Pacheco-Ch\u00e9rrez, Manuel Aenlle, Pelayo Fern\u00e1ndez, Carlos Colchero, Oliver Probst, Damage detection in composite and plastic thin-wall beams by operational modal analysis: An experimental assessment, Composites Part C: Open Access, <\/em><\/a>Volume 15, 2024, 100542, ISSN 2666-6820,<\/p>\n\n\n\n

Autor<\/strong><\/h5>\n\n\n\n

Josu\u00e9 Pacheco-Ch\u00e9rrez<\/strong>. Es profesor de la Escuela de Ingenier\u00eda y Ciencias<\/a> del Tec de Monterrey. Obtuvo su doctorado en Ciencias de la Ingenier\u00eda en el Tec de Monterrey en 2023. Fue investigador posdoctoral en el Laboratorio de Sistemas No Invasivos de Interfaz Cerebro-M\u00e1quina de la Universidad de Houston, en el Centro BRAIN.<\/p>\n\n\n\n

<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Con el uso de sensores y algoritmos avanzados, este sistema logra detectar grietas y otros da\u00f1os estructurales en etapas tempranas.<\/p>\n","protected":false},"author":18,"featured_media":175961,"menu_order":0,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_eb_attr":"","footnotes":""},"categories":[973],"tags":[114,474],"class_list":["post-175960","divulgacion-ciencia","type-divulgacion-ciencia","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-transformacion-industrial","tag-escuela-de-ingenieria-y-ciencias","tag-tecnologia"],"acf":[],"yoast_head":"\nSistema para monitorear seguridad estructural | TecScience<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"Con el uso de sensores y algoritmos avanzados, este sistema logra detectar peque\u00f1as grietas y otros da\u00f1os estructurales en etapas tempranas.\" \/>\n<meta name=\"robots\" content=\"index, follow, max-snippet:-1, max-image-preview:large, max-video-preview:-1\" \/>\n<link rel=\"canonical\" href=\"https:\/\/tecscience.tec.mx\/es\/divulgacion-ciencia\/monitoreo-de-estructuras\/\" \/>\n<meta property=\"og:locale\" content=\"es_ES\" \/>\n<meta property=\"og:type\" content=\"article\" \/>\n<meta property=\"og:title\" content=\"Una nueva forma de monitorear la salud de edificios, puentes y otras estructuras\" \/>\n<meta property=\"og:description\" content=\"Con el uso de sensores y algoritmos avanzados, este sistema logra detectar peque\u00f1as grietas y otros da\u00f1os estructurales en etapas tempranas.\" \/>\n<meta property=\"og:url\" content=\"https:\/\/tecscience.tec.mx\/es\/divulgacion-ciencia\/monitoreo-de-estructuras\/\" \/>\n<meta property=\"og:site_name\" content=\"TecScience\" \/>\n<meta property=\"article:publisher\" content=\"https:\/\/www.facebook.com\/TecScienceWeb\" \/>\n<meta property=\"article:modified_time\" content=\"2025-04-29T19:06:05+00:00\" \/>\n<meta property=\"og:image\" content=\"https:\/\/tecscience.tec.mx\/es\/wp-content\/uploads\/sites\/8\/2025\/04\/monitoreo-de-estructuras-en-edificios.jpg\" \/>\n\t<meta property=\"og:image:width\" content=\"750\" \/>\n\t<meta property=\"og:image:height\" content=\"500\" \/>\n\t<meta property=\"og:image:type\" content=\"image\/jpeg\" \/>\n<meta name=\"twitter:card\" content=\"summary_large_image\" \/>\n<meta name=\"twitter:site\" content=\"@TecScience_\" \/>\n<meta name=\"twitter:label1\" content=\"Tiempo de lectura\" \/>\n\t<meta name=\"twitter:data1\" content=\"6 minutos\" \/>\n<script type=\"application\/ld+json\" class=\"yoast-schema-graph\">{\"@context\":\"https:\\\/\\\/schema.org\",\"@graph\":[{\"@type\":\"WebPage\",\"@id\":\"https:\\\/\\\/tecscience.tec.mx\\\/es\\\/divulgacion-ciencia\\\/monitoreo-de-estructuras\\\/\",\"url\":\"https:\\\/\\\/tecscience.tec.mx\\\/es\\\/divulgacion-ciencia\\\/monitoreo-de-estructuras\\\/\",\"name\":\"Sistema para monitorear seguridad estructural | TecScience\",\"isPartOf\":{\"@id\":\"https:\\\/\\\/tecscience.tec.mx\\\/es\\\/#website\"},\"primaryImageOfPage\":{\"@id\":\"https:\\\/\\\/tecscience.tec.mx\\\/es\\\/divulgacion-ciencia\\\/monitoreo-de-estructuras\\\/#primaryimage\"},\"image\":{\"@id\":\"https:\\\/\\\/tecscience.tec.mx\\\/es\\\/divulgacion-ciencia\\\/monitoreo-de-estructuras\\\/#primaryimage\"},\"thumbnailUrl\":\"https:\\\/\\\/tecscience.tec.mx\\\/es\\\/wp-content\\\/uploads\\\/sites\\\/8\\\/2025\\\/04\\\/monitoreo-de-estructuras-en-edificios.jpg\",\"datePublished\":\"2025-04-17T20:53:20+00:00\",\"dateModified\":\"2025-04-29T19:06:05+00:00\",\"description\":\"Con el uso de sensores y algoritmos avanzados, este sistema logra detectar peque\u00f1as grietas y otros da\u00f1os estructurales en etapas tempranas.\",\"breadcrumb\":{\"@id\":\"https:\\\/\\\/tecscience.tec.mx\\\/es\\\/divulgacion-ciencia\\\/monitoreo-de-estructuras\\\/#breadcrumb\"},\"inLanguage\":\"es\",\"potentialAction\":[{\"@type\":\"ReadAction\",\"target\":[\"https:\\\/\\\/tecscience.tec.mx\\\/es\\\/divulgacion-ciencia\\\/monitoreo-de-estructuras\\\/\"]}]},{\"@type\":\"ImageObject\",\"inLanguage\":\"es\",\"@id\":\"https:\\\/\\\/tecscience.tec.mx\\\/es\\\/divulgacion-ciencia\\\/monitoreo-de-estructuras\\\/#primaryimage\",\"url\":\"https:\\\/\\\/tecscience.tec.mx\\\/es\\\/wp-content\\\/uploads\\\/sites\\\/8\\\/2025\\\/04\\\/monitoreo-de-estructuras-en-edificios.jpg\",\"contentUrl\":\"https:\\\/\\\/tecscience.tec.mx\\\/es\\\/wp-content\\\/uploads\\\/sites\\\/8\\\/2025\\\/04\\\/monitoreo-de-estructuras-en-edificios.jpg\",\"width\":750,\"height\":500,\"caption\":\"Cuando una estructura presenta grietas, deformaciones o cualquier tipo de da\u00f1o, puede perder capacidad para soportar cargas o resistir fuerzas, por lo que deben monitorearse con metodolog\u00edas que utilizan medici\u00f3n de vibraciones y an\u00e1lisis de datos. 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