Desarrollo e implementación de un sistema de monitoreo de la salud estructural de puentes en el Perú utilizando inteligencia artificial (IA) y ciencia de datos

La mayoría de puentes en el mundo sufren daños debido a fenómenos naturales haciéndolos más vulnerables a lo largo del tiempo. Actualmente el control y el monitoreo de puentes en el Perú es muy ineficiente y esto se ve reflejado en el deterioro y colapso temprano de estas importantes estructuras debido a diferentes factores. Además, los enfoques tradicionales de monitoreo de las infraestructuras en el Perú, ha generado una red vial desgastada con bajos servicios de transitabilidad y deficiencia económica para el país. Por otro lado, el monitoreo de la salud estructural o Structural Health Monitoring (SHM) muestra un progresivo avance tecnológico con el fin de proteger la integridad estructural de los puentes. Por esta razón, la presente investigación propone utilizar tecnologías modernas de Inteligencia Artificial (IA), Machine Learning (ML) y Data Science (DS) para la detección de daños de puentes en el Perú. Para dicho fin, se instrumentará con sensores de aceleración triaxial el puente Villena Rey de concreto post-tensado de 112 metros de longitud construido en el año 1967, ubicado en el distrito de Miraflores, Lima – Perú. Este sistema de monitoreo nos permitirá evaluar y conocer el estado actual y de conservación de esta estructura con el fin de anticiparnos a los posibles daños que pueda sufrir. Además, con la identificación temprana de daños se podrá evitar pérdidas de vidas humanas y económicas ocasionados por eventos de gran magnitud como terremotos, deslizamientos y otros. La metodología propuesta comprende la instrumentación de un sistema de monitoreo, el procesamiento de señales de vibración utilizando IA, ML y DS, y la interpretación e identificación de daños estructurales. Finalmente, con los resultados del monitoreo se espera lograr un avance importante en el campo del SHM para puentes en el Perú, además considerando que será la primera vez que se aplique tecnologías modernas en una estructura esencial e importante como son los puentes.

Conocer el estado de conservación actual del puente Villena Rey ubicado en el distrito de Miraflores y avanzar en el conocimiento de los modelos de Inteligencia Artificial (IA), Machine Learning (ML) y Data Science (DS) para la detección y localización de daños estructurales en este puente.

•Realizar inspecciones visuales preliminares para la identificación de daños estructurales en el puente Villena Rey e instrumentar el puente con sensores de aceleración y temperatura. •Identificar los criterios adecuados a tener en cuenta para el procesamiento de datos, el análisis e interpretación de resultados para la identificación y localización de daños en el puente Villena Rey, teniendo en cuenta las características de los datos proporcionados por la monitorización (posible no linealidad, no estacionariedad, presencia o no de efectos ambientales y/o operacionales, el nivel de ruido de los sensores y otros). •Implementar algoritmos basados en el aprendizaje automático (ML), Inteligencia Artificial (IA) y Data Science (DS) para la toma de datos, el procesamiento y la toma de decisiones en el SHM con el fin de identificar y localizar daños estructurales en el puente Villena Rey. •Determinar criterios para fijar los umbrales de detección que permitan identificar con certeza la presencia de daños en puentes bajo condiciones reales tanto operacionales como ambientales. Es decir, disminuir la posibilidad de falsas alarmas. •Gestionar la compra de equipos provenientes del extranjero y participación en un congreso internacional.

•01 artículo de investigación científico publicado o aceptado para publicación en una revista indizada. •01 ponencia en eventos internacionales. •Al menos un Investigador Postdoctoral que ayudó a la mejora de las capacidades institucionales en CTI, verificado mediante una constancia otorgada por la entidad en la que realizó el proyecto de investigación propuesto al presente concurso.

- Se logrará un sistema robusto de monitoreo en el puente Villena Rey que permita detectar los daños estructurales para generar una toma de decisiones que mejore la condición o salud de esta infraestructura. - Con esta investigación se logrará un impacto positivo en el sector construcción y mantenimiento de los puentes en el Perú, ya que se estudiará cómo está actualmente la salud estructural del puente Villena Rey que tiene más de 50 años. - Con esta investigación será la primera vez que se instrumentará un puente real en el Perú utilizando tecnología moderna. Esto marcará un hito muy importante en el campo del monitoreo de la salud estructural de puentes en el Perú y servirá para que más investigadores y profesionales hagan un correcto mantenimiento de estas obras civiles en bien de la sociedad peruana. - Esta investigación tendrá un impacto significativo en la toma de decisiones de las autoridades competentes, ya que con esta monitorización podremos detectar daños estructurales en una etapa temprana debido a fenómenos naturales como sismos, inundaciones, huaycos y otros.

Investigacion aplicada

Disciplinario

ADMINISTRADO

LAMBAYEQUE - CHICLAYO - SAÑA | LIMA - LIMA - SAN MIGUEL

• 10 — Ciencia computacional

• 20 — Control y automatización

Ingeniería, Tecnología - Ingeniería civil - Ingeniería civil | Ingeniería, Tecnología - Ingeniería civil - Ingeniería del transporte

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ