Los sensores de hormigón WaveLogix informan sobre la resistencia de la carretera en tiempo real

Se están añadiendo sensores de hormigón inventados por un profesor de la Universidad Purdue a proyectos de reconstrucción interestatal en Estados Unidos para intentar evitar fallos prematuros del hormigón.

Luna Lu, directora interina de la Escuela de Ingeniería Civil Lyles de Purdue, ha liderado el desarrollo de los sensores desde 2017. Formó la empresa emergente WaveLogix en 2021 para desarrollar los sensores de resistencia del hormigón Rebel para comercializarlos y fabricarlos a mayor escala. Con financiación de la Administración Federal de Carreteras, los estados con carreteras interestatales concretas participan en las pruebas de los sensores. Indiana y Texas son los dos primeros estados en implementarlos.

Los sensores se agregaron a principios de este año durante los vertidos de concreto en un tramo de la I-35 en Hillsborough, Texas, y en una nueva rampa de la I-469 que se está construyendo en Indiana, cerca de Indianápolis, así como en secciones de la I-70 y la I-74. . Estados que también participan en el estudio: Missouri, Dakota del Norte, Kansas, California, Tennessee, Colorado y Utah.

Los sensores permiten a los constructores de carreteras determinar cuándo el hormigón fresco está lo suficientemente maduro como para circular sin tener que tomar y analizar muestras de hormigón. Los sensores "monitorean directamente el hormigón fresco y miden con precisión muchas de sus propiedades a la vez", según un comunicado de prensa de la Universidad Purdue. "El sensor comunica a los ingenieros a través de una aplicación de teléfono inteligente exactamente cuando el pavimento es lo suficientemente fuerte para soportar el tráfico pesado".

Los sensores de hormigón se instalan antes del vertido del hormigón y se cubren con hormigón. Se conecta un cable sensor a un dispositivo portátil reutilizable que registra automáticamente datos de resistencia del concreto en tiempo real durante el tiempo que sean necesarios. El siguiente vídeo de la Universidad Purdue muestra cómo se instalan:

La tecnología está diseñada para evitar las discrepancias que pueden ocurrir durante las pruebas de laboratorio de la resistencia del concreto, lo que podría llevar a abrir una nueva carretera demasiado pronto y acortar la vida útil del concreto. Tener datos precisos en tiempo real puede permitir que las nuevas carreteras se abran a tiempo y reducir los costos de construcción futuros, lo que también conduce a una reducción de las emisiones de carbono, afirma la universidad.

“Los atascos de tráfico causados ​​por reparaciones de infraestructura han desperdiciado 4 mil millones de horas y 3 mil millones de galones de gasolina al año”, dice Lu. "Esto se debe principalmente a un conocimiento y comprensión insuficientes de los niveles de resistencia del hormigón".

La empresa de Lu, WaveLogix, obtiene la licencia de la tecnología de la Oficina de Comercialización de Tecnología de la Purdue Research Foundation, que ha solicitado protección de patente sobre la propiedad intelectual. Está previsto que los sensores de resistencia del hormigón Rebel lleguen al mercado a finales de este año.

Desde debajo de un vertido de concreto, este sensor circular negro transmite datos sobre los niveles de resistencia del concreto a través de un cable conectado a un dispositivo portátil sobre el suelo llamado registrador de datos. Los ingenieros reciben datos en tiempo real de este dispositivo a través de una aplicación de teléfono inteligente. Fotos de la Universidad Purdue/Rebecca McElhoe Mientras tanto, Lu también está trabajando en una forma de utilizar los datos de los sensores para reducir las emisiones de carbono asociadas con la producción de concreto y las obras viales. Aprovechando la inteligencia artificial, WaveLogix está desarrollando una forma de evitar que las mezclas de hormigón se sobrecarguen con cemento, lo que puede provocar un agrietamiento prematuro.

"El mayor problema con las mezclas de concreto es que usamos más cemento para aumentar la resistencia del concreto", dice Lu. "Eso no ayudará a abrir el camino al tráfico más pronto".

Ella estima que “el diseño excesivo de la mezcla de concreto causa más de mil millones de toneladas de emisiones de carbono por año”.

Espera poder reducir la cantidad de cemento en las mezclas hasta en un 25% con inteligencia artificial, lo que reducirá así los costos y la contaminación.

"Siento un fuerte sentido de responsabilidad de generar un impacto en nuestra infraestructura mediante el desarrollo de nuevos tipos de tecnología", afirma. "En el campo de la ingeniería civil, si no generamos un impacto en el mundo, no habrá mundo del que preocuparse".

Luna Lu, profesora de la Universidad Purdue, sostiene uno de los sensores de concreto que inventó para registrar la resistencia del concreto en tiempo real. Foto de la Universidad Purdue/Rebecca McElhoe