El derrumbe del puente de Génova y lo que significa para el mantenimiento de las infraestructuras envejecidas
Los puentes estructuralmente inseguros, las presas inseguras y las carreteras abandonadas se están convirtiendo en problemas cada vez más comunes, por lo que las infraestructuras envejecidas, mal controladas e inseguras, han pasado a ocupar el primer plano de muchas agendas políticas. El reciente y trágico derrumbe del puente de Génova (Italia) pone de manifiesto la necesidad de mejorar los sistemas de control de las infraestructuras críticas, especialmente las más antiguas, en todo el mundo, con el fin de reducir los importantes riesgos para la vida humana. El derrumbe de la autopista Morandi se produjo al fallar uno de los componentes estructurales del puente, formado por tirantes y caballetes de hormigón pretensado. La atención se centra ahora en el historial de mantenimiento del puente, y se sugiere que las preocupaciones sobre su integridad y seguridad se remontan a décadas atrás, y algunos dicen que debería haber sido demolido y reconstruido hace mucho tiempo. Muchos especulan también sobre la situación del derrumbe en el contexto más amplio no sólo de las envejecidas infraestructuras italianas (unos 300 puentes y túneles de todo el país están en peligro, según el diario La Repubblica, y éste es el quinto puente que se derrumba en Italia en los últimos cinco años), sino también del resto del mundo.
Problemas más lejanos
El problema del envejecimiento de las infraestructuras -y los riesgos que conlleva- es desde hace tiempo una cuestión acuciante también en Norteamérica. Estados Unidos tiene 614.387 puentes, de los cuales casi cuatro de cada diez tienen 50 años o más. 56.007 -el 9,1%- de los puentes del país eran estructuralmente deficientes en 2016, y cada día se producían una media de 188 millones de viajes a través de un puente estructuralmente deficiente. Aunque el número de puentes considerados estructuralmente deficientes está disminuyendo, la edad media de los puentes de Estados Unidos sigue aumentando y muchos de sus puentes se acercan al final de su vida útil. La estimación más reciente sitúa las necesidades de rehabilitación de puentes en 123.000 millones de dólares.
Reparar los puentes después de que se hayan roto, o dejar el mantenimiento durante demasiado tiempo, cuesta a las empresas y a los gobiernos mucho más que si los problemas más pequeños se trataran con más regularidad, y se señalaran los incidentes antes de que pudieran costar más dinero y, lo que es más importante, vidas.
Por lo tanto, es urgente realizar un mantenimiento regular y predictivo de las infraestructuras envejecidas para evitar que se produzca otro colapso mortal.
Y esto son sólo los puentes. Piense en otras infraestructuras críticas -desde carreteras y vías fluviales hasta puertos, minas, presas y demás- y se dará cuenta de que el nivel de riesgo en un país como Norteamérica, donde las infraestructuras envejecidas son frecuentes, es muy alto. No es de extrañar que muchos operadores del sector privado y funcionarios públicos pidan que se pongan en marcha estrategias lo antes posible.
¿Cómo funciona hoy el ciclo de mantenimiento de las infraestructuras de los puentes?
El mantenimiento de las infraestructuras de los puentes de hoy en día presenta muchos retos. El personal de ingeniería y mantenimiento de transportes debe prestar un servicio ininterrumpido a millones de personas cada año, al tiempo que mantiene millones de metros cúbicos de hormigón distribuidos por sus instalaciones, incluidos los puentes. Hasta hace poco, sólo existía un número limitado de técnicas precisas y económicas para probar estas estructuras y todas ellas necesitaban la presencia física de expertos in situ. Estas técnicas manuales se utilizaban -y aún se utilizan- para garantizar la integridad y la seguridad de las infraestructuras, al tiempo que se aseguraba que cumplían las especificaciones de diseño originales. La mayoría de las veces, estas técnicas son ineficaces, peligrosas, arriesgadas y costosas, poniendo en riesgo vidas y costando a la empresa operadora importantes cantidades de dinero por la mayor frecuencia de accidentes e incidentes.
¿Qué se puede hacer para mantener mejor las infraestructuras envejecidas?
Implantar un sistema de monitorización inalámbrica basado en la tecnología IoT
Giovanni Castellucci, director general de la principal empresa de autopistas de Italia, Atlantia, responsable del puente Morandi, dijo que la empresa no había recibido ningún informe o alerta específica sobre la solidez del puente, lo que sugiere que el sistema puesto en marcha para señalar los errores repentinos no cumplía suficientemente su función. Los métodos tradicionales de supervisión de infraestructuras críticas, como los visuales, los de cable, los de fibra óptica y los topográficos, son caros, inflexibles y rara vez permiten la supervisión inalámbrica. Los que sí permiten la monitorización a distancia no suelen tener un gran alcance, lo que dificulta el análisis de los datos a distancia. Como subraya J. M. W. Brownjohn, experto académico en supervisión de la salud estructural de las infraestructuras civiles, "la eficacia de los programas de mantenimiento e inspección [de las infraestructuras civiles] sólo es tan buena como su capacidad de revelar a tiempo un rendimiento problemático", lo que explica la evolución hacia sistemas de supervisión remota en tiempo real.
Los sistemas de monitorización inalámbrica IoT, que han surgido recientemente, presentan numerosas ventajas y, en teoría, deberían evitar que se produzcan catástrofes como la del colapso de Génova. Pueden instalarse en lugares remotos sin infraestructura fija y tienen el alcance necesario para permitir la monitorización remota en tiempo real porque funcionan con redes LPWAN como LoRa.
LPWAN significa red de área amplia de baja potencia; es un tipo de red de área amplia de telecomunicación inalámbrica que está diseñada para comunicaciones de largo alcance a una baja tasa de bits entre dispositivos o "cosas" (de ahí el "internet de las cosas"), como los sensores que funcionan con baterías.
Esta supervisión en tiempo real permite a las autoridades y a los operadores de carreteras y puentes del sector privado crear un conjunto de datos acumulados a lo largo del tiempo, que les proporciona información precisa y en tiempo real sobre la seguridad del puente y su necesidad de mantenimiento. Esto significa que los operadores de autopistas pueden implementar el mantenimiento o evacuar y bloquear la zona antes de que se produzca cualquier incidente. Esto optimiza el ciclo de mantenimiento a largo plazo y mejora la planificación estratégica. Con la ayuda de sistemas inalámbricos basados en la tecnología IoT, los operadores de autopistas pueden, por tanto, reaccionar muy rápidamente ante cualquier anomalía, ayudando a prevenir problemas repentinos, como un derrumbe, y ahorrando dinero a largo plazo en los daños más graves y el tiempo de inactividad prolongado causado por los incidentes.
¿Cómo funciona exactamente la monitorización inalámbrica de la salud estructural?
El término "Structural Health Monitoring" (SHM) es una norma reciente que ha surgido a partir de un conjunto de otros términos, como monitorización estructural, o simplemente monitorización. La GSS de las infraestructuras civiles es un requisito legal en la mayoría de los países desarrollados; en el Reino Unido, por ejemplo, las presas deben ser controladas continuamente mediante la recopilación de datos operativos por un ingeniero supervisor. La GHS para puentes comenzó a utilizarse alrededor de los años 50, cuando la Universidad de Washington empezó a medir el rendimiento del puente Tacoma Narrows. Hoy en día, la mayoría de los grandes puentes cuentan con algún tipo de programa de SHM. Un reto importante a la hora de desarrollar programas o estrategias de supervisión de la salud estructural es que cada pieza de infraestructura es única, lo que significa que no existe una medida oficial para el rendimiento estructural "normal" o la "buena salud estructural". Los operadores y los jefes de equipo de las infraestructuras consideran que la recogida continua de datos es esencial para la GSS de los activos clave.
Pequeños vehículos cruzan el dañado puente de Cisomang en la carretera de peaje de Cipularang o Purbaleunyi en la regencia de Purwakarta, Java Occidental, Indonesia. (JarkartaPost)
Un proyecto de puente en el que se despliega la vigilancia inalámbrica avanzada
La monitorización inalámbrica de infraestructuras basada en redes IoT, sensores y software es la nueva frontera de la GSS, ya que no solo ofrece los datos necesarios en tiempo real, sino también la agregación y transmisión de datos a distancia, de largo alcance y bajo consumo. Por ejemplo, la remodelación del puente de Cisomang, en Indonesia, se acometió porque empezaron a aparecer grietas y los pilares se iban deformando poco a poco. Se demostró que el puente era inestable y se prohibió el paso de camiones. Finalmente, los responsables del puente decidieron que era necesario un sistema de supervisión inalámbrico a largo plazo: Los nodos de datos inalámbricos de Worldsensing se conectaron posteriormente a galgas extensométricas en el hormigón.
La inversión en la vigilancia inalámbrica ha sido acertada, pero quizás demasiado tarde.
Si el equipo de explotación del puente hubiera supervisado el puente desde el principio, los problemas estructurales podrían haberse detectado antes y solucionado, eliminando la necesidad de poner en peligro la vida de las personas y de interrumpir el tráfico. Esta decisión tardía tuvo un coste enorme: los problemas estructurales que se produjeron tuvieron un impacto muy negativo en la logística general del país y, por tanto, en la economía, ya que el puente proporcionaba una ruta vital de Yakarta a Bandung, una de las ciudades más importantes del país.
Demoler en lugar de mantener
El puente de Génova se construyó con hormigón armado pretensado, en contraposición al diseño estándar de acero de los puentes modernos; el profesor Brencich, catedrático de ingeniería de la Universidad de Génova, advirtió del colapso del puente años antes de que ocurriera. En una entrevista con Primocanale en 2016, dijo: "se habla del puente Morandi como una obra maestra de la ingeniería, en realidad es una bancarrota [...] Habrá un momento en el que los costes de mantenimiento superarán a los de la reconstrucción, y entonces habrá que proceder a la sustitución." Brencich atribuyó el rápido deterioro del hormigón a las grandes reparaciones y sustituciones necesarias a partir de la década de 1990; y como las vigas de unión de las partes del puente estaban revestidas de hormigón, nunca fue posible realizar un análisis preciso de su estado. En su opinión, el coste de mantenimiento del puente había superado el coste de demolición y reconstrucción. Giovanni Calvini, líder de la federación de empresarios de Génova, se hizo eco de esta afirmación y dijo en 2012 que el puente corría el riesgo de derrumbarse en 10 años y que era necesario sustituirlo.
