Proyecto CWIM busca revolucionar la gestión vial mediante tecnología que permite medir deformaciones en pavimentos y puentes a lo largo de extensas redes carreteras.
Un equipo interdisciplinario de académicos de la Universidad Técnica Federico Santa María, que incluye a profesionales del Departamento de Obras Civiles, Departamento de Electrónica, Centro Avanzado de Ingeniería Eléctrica y Electrónica AC3E y Departamento de Mecánica, se encuentra desarrollando un sistema pionero de monitoreo de pesos vehiculares mediante sensores de fibra óptica, tecnología que promete transformar la gestión y mantención de la infraestructura vial en Chile.
El proyecto CWIM (Continuous Weigh-in-Motion) es liderado por Rodrigo Delgadillo del Departamento de Obras Civiles, quien junto a Marcelo Soto del Departamento de Electrónica y AC3E, más Ramiro Bazáez, especialista en puentes, también del Departamento de Obras Civiles, buscan con su investigación enfrentar uno de los principales desafíos de la infraestructura vial nacional: el deterioro prematuro causado por vehículos con sobrepeso. También participan en la investigación los profesores Rafael Mena de Ingeniería Mecánica y Gabriel García de Obras Civiles.
La iniciativa, que se adjudicó un fondo Idea I+D 2025 de ANID (Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo), utiliza fibra óptica instalada en pavimentos para medir deformaciones que permiten estimar el peso de los vehículos que transitan.
Una de las principales ventajas de esta tecnología es su capacidad de cobertura, ya que según detalla el director del proyecto “podemos instrumentar el pavimento con fibra óptica en muchos kilómetros y con eso, a través de las deformaciones que se miden con la fibra, podemos estimar pesos de vehículos. Con estas tecnologías, lo que nosotros queremos es identificar lugares específicos en tramos grandes de carretera donde pueden estar circulando vehículos con sobrepeso”.
Ventajas
En la actualidad, Chile cuenta con aproximadamente 14 estaciones de pesaje vehicular ubicadas en distintos puntos del territorio nacional, sistema que – según señala el profesor Delgadillo – presenta limitaciones significativas, ya que al estar en puntos específicos “es relativamente fácil evadirlos y andar con sobrepeso igual”.
Por su parte, el profesor Marcelo Soto, responsable del desarrollo del prototipo del interrogador de fibra óptica, explica que “vamos a instalar fibra óptica dentro de las estructuras que vamos a investigar, que son estructuras de pavimento o de puentes, las cuales se monitorearán con el prototipo del interrogador de sensado acústico distribuido”.
La tecnología se conoce como “sensor acústico distribuido en fibra óptica”, donde “uno puede identificar vibraciones mecánicas con una resolución espacial de unos pocos metros e incluso centímetros, permitiendo el monitoreo mecánico de la estructura donde se encuentra la fibra óptica, pudiendo llegar eventualmente uno de estos sensores a la cobertura de 100 kilómetros”, detalla el profesor Soto.
Aplicación en puentes
En tanto, el académico Ramiro Bazáez, especialista en puentes, destaca que en estas estructuras “no se han hecho este tipo de mediciones de la forma en que nosotros queremos hacerlo” y sostiene que “un porcentaje no menor de puentes que colapsan, no solo en Chile, sino en el mundo, se debe al sobrepeso de los vehículos”.
Asimismo, manifiesta que la infraestructura de puentes se diseña para una vida útil de entre 75 a 100 años, pero el sobrepeso vehicular genera fatiga en los materiales que puede acelerar su deterioro. “Nosotros podríamos eventualmente monitorear el peso de los vehículos en toda la red, lo cual representa una de las principales ventajas de la tecnología propuesta en el proyecto, ya que la instalación de la fibra óptica permite cubrir grandes extensiones”.
Impacto y desarrollo
Por lo anterior, el sistema promete generar significativos ahorros en mantención de infraestructura vial, con lo cual “podemos aumentar la durabilidad de los caminos y de los puentes y la infraestructura vial en general”, explica el profesor Delgadillo, quien proyecta que “para una empresa concesionaria que tenga esta tecnología en el futuro, y que sepa que va a poder controlar los pesos de mejor manera, podría ser más barato su mantenimiento”.
El impacto trasciende a lo económico, porque según reflexiona el director del proyecto “al final, los que pagamos los caminos somos todos, somos los usuarios. Si es una carretera pública, las pagamos con los impuestos, los que podrían ir, en vez de repararse las carreteras, a hospitales o a escuelas”.
El proyecto contempla dos años de investigación, comenzando con pruebas de laboratorio para determinar la ubicación óptima de la fibra óptica. “Una de las primeras etapas es identificar dónde va a ir la fibra. Entonces vamos a hacer pruebas colocando la fibra por debajo del pavimento y por el lado del pavimento, buscando sus mejores resultados”, explica Soto.
El costo del sistema, aunque inicialmente puede parecer elevado, resulta competitivo en el contexto de la infraestructura vial. “El equipo para medir las deformaciones corresponde a un interrogador acústico distribuido de fibra óptica, y puede llegar a valer más de 100.000 dólares. Eso puede verse elevado, pero si lo comparamos con los ahorros que se pueden generar en el mantenimiento de la infraestructura, ese costo es muy pequeño. Además, al compararlo con el costo por punto de medición, los cuales puedes ser del orden de los 10.000 puntos por fibra, resulta en un costo del orden de 10 dólares por punto de monitereo”
Proyección pionera
El sistema desarrollado por la USM representa una innovación a nivel mundial. “A nivel extendido, como es lo que nosotros estamos mirando, no existe. “, confirma Delgadillo sobre la aplicación en extensas redes carreteras.
El proyecto cuenta con la participación de la Dirección General de Concesiones MOP, el Consejo de Políticas de Infraestructura CPI y la empresa concesionaria ISA Intervial, además de la colaboración de la Dirección de Vialidad MOP, lo que facilitaría futuras implementaciones en terreno. “Sería ideal también poder llevarlo a terreno y hacer algunas primeras pruebas de terreno”, proyecta Soto sobre las etapas posteriores al desarrollo del prototipo.
