Resumen

Virginia Occidental cuenta con numerosos puentes que requieren una supervisión más estrecha; casi 1 de cada 5 ha sido identificado como necesitado de mejoras estructurales focalizadas. Los métodos tradicionales de inspección de puentes, a menudo limitados a visitas semestrales al sitio, resultan insuficientes para captar el comportamiento estructural en evolución, especialmente en puentes atirantados ubicados en entornos de alto riesgo.

Para modernizar este enfoque, el West Virginia Department of Transportation (WVDOH) lanzó una iniciativa transformadora de monitoreo estructural (SHM), financiada por la SMART Grant del FY 2022, con el objetivo de incorporar inteligencia de datos en tiempo real al mantenimiento y la seguridad de puentes.

El sitio piloto: el East Huntington/Gunner Gatski Bridge, una estructura atirantada que cruza el río Ohio y conecta Huntington, WV, con Proctorville, OH. Con más de 14.000 vehículos diarios, este puente desempeña un papel crítico en el comercio y el transporte regional, lo que lo convierte en un candidato ideal para un monitoreo inalámbrico continuo de puentes.

En colaboración con Move Solutions, Marshall University y HNTB, el WVDOH implementó una red de sensores inalámbricos de última generación impulsada por MyMove, la plataforma IoT de monitoreo propietaria de Move Solutions. El resultado: un ecosistema de datos en tiempo real que no solo mejora la seguridad de los puentes, sino que también establece un precedente escalable para la resiliencia de la infraestructura.

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Reto y objetivos

Los puentes atirantados se encuentran entre las estructuras más complejas de inspeccionar, especialmente debido a que los cables de suspensión están recubiertos por fundas, lo que dificulta y encarece las inspecciones visuales. Esta complejidad se intensifica por el clima de Virginia Occidental, el riesgo sísmico, el tráfico fluvial y el envejecimiento de la infraestructura.

Los objetivos clave del despliegue SHM incluían:

• Reducir la necesidad de inspecciones especiales y ayudar a disminuir los costes de inspección.

• Alertas en tiempo real ante eventos críticos como terremotos o impactos de barcazas.

• Una estrategia de mantenimiento basada en datos para optimizar los presupuestos de reparación.

• Un marco SHM escalable para su uso en todo el estado.

El WVDOH realizó una evaluación basada en riesgos antes de la instalación, priorizando el “20 % de los componentes que provocan el 80 % de los fallos”. El resultado: un sistema centrado en zonas de alto riesgo para intervenciones focalizadas.

Implementación de la solución

Instalado durante un periodo de cuatro días en noviembre de 2024, el sistema SHM incluye 57 sensores inalámbricos a batería, totalmente integrados en la plataforma MyMove. Esta solución multisensor capta tanto el comportamiento macro como el microestructural, ofreciendo a los ingenieros una visión sin precedentes del estado del puente en tiempo real.

Sensores instalados:

• 20 acelerómetros en cables para monitorear patrones de vibración y comportamiento dinámico.

• 19 acelerómetros en el tablero y las torres para seguir la respuesta modal.

• 6 inclinómetros para detectar el movimiento rotacional y la deriva a largo plazo.

• 4 fisurómetros para monitorear la propagación de grietas en el hormigón.

• 6 sensores de desplazamiento para seguir la funcionalidad de juntas y apoyos.

• Una estación meteorológica que monitorea velocidad del viento, temperatura y dirección.

• Un sistema de detección de colisiones para identificar impactos de embarcaciones.

• Un gateway inalámbrico para la transmisión de datos en tiempo real y a largo alcance.

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Los datos de los sensores se transmiten continuamente al dashboard MyMove, donde los ingenieros del WVDOH y los socios del proyecto pueden analizar tendencias, detectar anomalías y responder de forma proactiva, sin necesidad de estar en obra.

Resultados destacados

El sistema SHM ya ha demostrado un valor sustancial:

• Monitoreo sísmico: el 16 de diciembre de 2024, los sensores registraron datos durante un terremoto de magnitud 3,3 cerca de Chesapeake, OH. La plataforma MyMove confirmó que el comportamiento modal no había cambiado, indicando ausencia de daños y eliminando la necesidad de una costosa inspección de campo.

• Detección de daños por fatiga: los datos revelaron vibraciones inducidas por vórtices (VIV) en varios cables atirantados, un fenómeno conocido por degradar los amortiguadores. Este hallazgo explicó fallos prematuros previos en los amortiguadores.

• Optimización del mantenimiento: las alertas de los sensores y el análisis de tendencias de frecuencia permitieron al WVDOH priorizar la inspección del West Cable 18, donde una caída de frecuencia indicó una posible pérdida de rigidez.

• Ahorro de costes: evitar otra ronda de sustituciones de amortiguadores (que en su momento superó los 640.000 $) demostró el ROI de los datos SHM en tiempo real, incluso dentro del primer año de uso.

Alianzas académicas y estratégicas

La colaboración con Marshall University ha convertido al East Huntington Bridge en un laboratorio de aprendizaje activo. Profesorado y estudiantes utilizan los datos SHM para realizar investigación de vanguardia en comportamiento estructural, analítica predictiva y aplicaciones de machine learning para la resiliencia de la infraestructura.

La asociación también apoya:

• Integración curricular STEM.

• Oportunidades de prácticas y tesis.

• Divulgación pública sobre infraestructura inteligente.

• Desarrollo del talento en sistemas SHM e IoT.
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Un modelo para la infraestructura inteligente

El proyecto SHM de Virginia Occidental es más que un despliegue tecnológico: representa un cambio estratégico en la forma de mantener, proteger y comunicar la infraestructura. Sienta un precedente para aprovechar los datos IoT en tiempo real en la transformación de la gestión del riesgo, la optimización del uso del presupuesto y la salvaguarda de la confianza pública.

“Este proyecto demuestra que, incluso con presupuestos limitados, invertir en soluciones SHM inteligentes y basadas en datos puede maximizar el valor de cada dólar de mantenimiento, mejorando la seguridad, reduciendo sorpresas costosas y ayudando a los propietarios a tomar decisiones más informadas y estratégicas para el futuro.” — Andrew Foden, PhD, PE (National Practice Consultant – Structure, HNTB Corporation)

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