Sistema de sensor inalámbrico para monitorear la deformación del puente.

investigadores en El La Facultad de Ingeniería de la Universidad de Drexel ha desarrollado un sistema de sensor inalámbrico alimentado por energía solar para monitorear la deformación del puente y alertar a las autoridades sobre la degradación del rendimiento.

Los puentes de más de 50 años deben revisarse regularmente. Actualmente, las inspecciones visuales son comunes, pero un sistema en el que la inspección se realiza de forma regular es raro.

Investigadores de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Drexel han desarrollado un sistema de sensor inalámbrico alimentado por energía solar para monitorear continuamente la deformación del puente y alertar a las autoridades sobre una degradación significativa del rendimiento. Es vital prevenir fallas, priorizar de manera eficiente el mantenimiento y el reemplazo, y garantizar el mantenimiento y la mejora de la infraestructura sostenible.

El sensor de desplazamiento inalámbrico consiste en una celda solar, un potenciómetro de desplazamiento y un transceptor de monitoreo. Montado en el puente, mide continuamente la deformación durante el tráfico y transmite los datos a una estación de monitoreo remota. El potenciómetro de trayectoria, un dispositivo pequeño y liviano, está montado en la viga del puente. Mide el movimiento del haz durante el tránsito del vehículo y detecta los primeros signos de problemas estructurales. Usando paneles solares y baterías de respaldo, se pueden montar múltiples potenciómetros de forma inalámbrica en el puente. El sistema admite varios sensores para controlar los movimientos del puente, como la aceleración, la inclinación y el desplazamiento. La integración de varios tipos de sensores permite una evaluación completa del estado del puente.

El beneficio principal del sistema es la eliminación de cables costosos y delicados que se extienden por cientos o incluso miles de pies, lo que reduce el esfuerzo de instalación y los costos generales. Además, la plataforma inalámbrica permite la medición simultánea de diferentes tipos de sensores, incluidos desplazamientos, acelerómetros, inclinómetros y galgas extensométricas. El equipo desarrolló una fuente de alimentación resistente a la intemperie con una celda solar de 10 W de 8,5" x 14" y una batería robusta de iones de litio de 14,8 V. Lo han probado en duras condiciones invernales para garantizar un rendimiento duradero. El objetivo del equipo es ofrecer una matriz de sensores asequible y duradera que requiera un mantenimiento mínimo y permita el monitoreo continuo de numerosos puentes más allá de los puentes caídos. Esta extensa recopilación de datos determina el comportamiento estructural básico y activa alertas en caso de cambios inesperados.

Según los investigadores, el objetivo es una longevidad de los sensores sin mantenimiento. El monitoreo continuo asegura el correcto funcionamiento de estas estructuras y recopila datos sobre sobrecargas y deformaciones estructurales causadas por cargas pesadas. También monitorea las influencias ambientales como el viento y los cambios de temperatura dentro de los límites esperados. Mientras esté en funcionamiento, el equipo planea pruebas de laboratorio y refinamiento mediante la incorporación de más tipos de sensores y la determinación de la vida útil completa de la fuente de alimentación.

Referencia: Yao Wang et al., Power Self-Sustained Wireless Bridge Deformation Monitoring System basado en energía solar fotovoltaica, Revista IEEE de temas emergentes y seleccionados en electrónica industrial (2022). DOI: 10.1109/JESTIE.2022.3204487