Modelo Operativo Pozzuoli: Monitoreo Dinámico mediante acelerómetros de edificios Muestra en Pozzuoli (NA)

El fenómeno del bradisismo en los Campos Flegreos representa un desafío complejo para la seguridad de las construcciones existentes. En este contexto, el Ayuntamiento de Pozzuoli ha iniciado un innovador proyecto de monitoreo dinámico en «edificios muestra», aprovechando tecnologías avanzadas y un enfoque integrado.

El artículo ilustra el funcionamiento, los objetivos y las herramientas empleadas dentro del Modelo Operativo Pozzuoli, diseñado para apoyar las actividades de prevención, gestión y evaluación estructural de las construcciones en un área de alta vulnerabilidad sísmica.

Descripción y objetivos del Modelo Operativo Pozzuoli

El Ayuntamiento de Pozzuoli^[1] ha encargado al Laboratorio EDILTEST S.r.l.^[2] la implementación de un “Modelo Operativo Pozzuoli” de monitoreo de Edificios Muestra para apoyar la gestión de las actividades de control y monitoreo de las construcciones en el Ayuntamiento, área sujeta a lenta deformación del suelo conocida como bradisismo, con el objetivo de implementar un procedimiento de control y estimación de la evolución de las condiciones de daño de las construcciones ante los fenómenos sísmicos asociados al bradisismo.

El desarrollo y la implementación del Modelo Operativo, conducidos con la asesoría científica del Prof. Luigi Petti^[3], prevén un enfoque multiescalar y multinivel que se basa en el Monitoreo Dinámico de Edificios Muestra descritos por Modelos Digitales en el entorno usBIM.geotwin. La fase inicial prevé el monitoreo de los primeros tres edificios con redes acelerométricas basadas en tecnología Dewesoft^[4]. El monitoreo, a demanda o activable por trigger (es decir, en condiciones sísmicas), permitirá controlar la evolución de los parámetros principales del comportamiento dinámico, incluyendo las frecuencias principales de vibración y las formas modales, además de apoyar y calibrar la construcción de Modelos Digitales para el desarrollo de Digital Twin.

La importancia del monitoreo estructural

La adquisición de datos sobre el comportamiento de las construcciones existentes en operación y bajo acciones solicitantes – con especial atención a los eventos sísmicos – representa una oportunidad cada vez más actual y estratégica. El conocimiento profundo de la respuesta estructural de estas construcciones puede ser efectivamente perseguido a través de sistemas de monitoreo estructural (SHM – Structural Health Monitoring), que se basan en la integración de redes de sensores distribuidos, sistemas de adquisición y almacenamiento de datos, infraestructuras para la transmisión de información – incluso hacia plataformas de procesamiento remotas – y procedimientos de software avanzados para el análisis, diagnóstico e interpretación de las medidas ^[5,6,7].

La evolución normativa, que ha introducido conceptos fundamentales como la vida nominal, las clases de uso y prescripciones específicas para determinadas tipologías de obras, subraya la importancia de un conocimiento continuo y documentado de la “vida” de la construcción. En este sentido, el monitoreo representa una herramienta esencial para detectar a lo largo del tiempo las condiciones estáticas, dinámicas y ambientales a las que la estructura está sujeta. Esto es aún más importante en contextos complejos como el Área Flegrea, donde se ha estado produciendo un fenómeno bradisismo que determina continuos resientes sísmicos.

Objetivos principales del monitoreo

Como se destaca claramente en las normas y directrices del sector, los objetivos principales del monitoreo de las construcciones pueden permitir:

1. Mejora del conocimiento del comportamiento estructural: a través de la correlación directa entre acciones que actúan, estados deformativos y modelos de cálculo empleados en el diseño, es posible afinar las previsiones técnicas y aumentar la fiabilidad de los análisis estructurales;
2. Detección temprana de anomalías: el monitoreo continuo permite identificar señales tempranas de degradación estructural, tanto por efecto de fenómenos cíclicos (ej. fatiga de los materiales), como a raíz de eventos excepcionales como terremotos, impactos ambientales o solicitaciones antropogénicas;
3. Apoyo a la gestión y mantenimiento de las obras: los datos obtenidos ofrecen una base sólida para tomar decisiones informadas en la gestión de las construcciones, programando intervenciones de mantenimiento predictivo o extraordinario de manera más eficiente.

Análisis dinámico

El objetivo del Modelo Operativo Pozzuoli es permitir una estimación rápida de la evolución del daño como consecuencia de los numerosos fenómenos sísmicos relacionados con el bradisismo en curso, analizando la evolución de los principales parámetros que describen la respuesta dinámica de los edificios y comparando la demanda sísmica en términos de aceleración en la base con la resistencia de los mismos.

El conocimiento profundo del comportamiento estructural representa, sin embargo, también un aspecto crucial para una evaluación fiable de la seguridad de las construcciones existentes. En particular, la adquisición de datos reales mediante el monitoreo puede permitir:

• reducir las incertidumbres relacionadas con los modelos estructurales, a menudo basados en hipótesis simplificadas o en información incompleta relativa a los materiales, los detalles constructivos y las condiciones de contorno;
• correlacionar directamente las acciones que actúan (cargas estáticas, dinámicas, ambientales) con la respuesta real de la estructura (deformaciones, desplazamientos, aceleraciones), verificando la adecuación de las suposiciones de diseño y de los modelos analíticos utilizados;
• recalibrar los parámetros mecánicos a través del uso de modelos actualizados, apoyados por datos medidos in situ, permitiendo análisis más coherentes con el comportamiento efectivo de la obra;
• evaluar la capacidad resistente residual sobre la base de la respuesta observada a lo largo del tiempo, considerando también eventuales modificaciones, degradaciones o intervenciones que hayan alterado las características estructurales originales.

Definitivamente, un enfoque de este tipo permite superar la lógica puramente teórica y normativa, acercándose a una verificación de rendimiento basada en la evidencia, que integra modelación numérica y medidas experimentales. Además, en un área donde las construcciones están sujetas a repetidas solicitaciones cíclicas debido al bradisismo, la capacidad de interceptar variaciones incluso mínimas en la respuesta estructural es esencial para evaluar el impacto de los eventos en curso sobre la seguridad de las construcciones.

Base informativa continua

Por otro lado, en el caso de Pozzuoli, los datos recopilados y la información elaborada se ponen a disposición casi en tiempo real al Ayuntamiento gracias a la implementación de una plataforma usBIM.geotwin. De este modo, el incremento de conocimiento, además de representar un apoyo para el Ayuntamiento de Pozzuoli en las fases de gestión de los fenómenos en curso, constituye una base informativa continua que puede ser integrada en los sistemas de gestión de activos para:

1. Planificar intervenciones de mantenimiento predictivo, reduciendo costes y riesgos en comparación con una gestión reactiva;
2. Priorizar los recursos en función del estado real de solicitación y degradación de las construcciones;
3. Documentar la evolución del comportamiento estructural a lo largo del tiempo, incluso en relación con eventos ambientales extremos;
4. Apoyar las decisiones estratégicas de las entidades locales en cuanto a evacuaciones, cierres, aseguramientos o consolidaciones, basándose en evidencias técnicas objetivas.

Tecnologías empleadas: Dewesoft y usBIM.geotwin

Las redes de monitoreo implementadas en los Edificios Muestra se han desarrollado adoptando la plataforma Dewesoft, solución integrada para la adquisición, análisis y gestión de datos estructurales y ambientales en tiempo real. En particular, se han elegido tecnologías robustas, que prevén el uso de sensores calibrados a muy bajo ruido, normalmente utilizados en entornos industriales complejos, con capacidad de expansión y reconfiguración inmediata, en caso de evoluciones de las condiciones actuales.

Cadena de adquisición Dewesoft

Dewesoft

La cadena de adquisición Dewesoft garantiza la sincronización de datos al microsegundo, asegurando una alta precisión de las señales generadas por todos los canales. Cada unidad está, además, certificada para operar en entornos con alto ruido electromagnético y en contextos donde se requiere una alta robustez y fiabilidad, haciéndola ideal para aplicaciones críticas como los sectores ferroviario, industrial y aeroespacial, donde la fiabilidad de la señal es fundamental.

Entornos con alto ruido electromagnético

usBIM.geotwin

La plataforma usBIM.geotwin ha sido configurada para ofrecer un Entorno Común de Datos (CDE) para la gestión digital de los datos y la información elaborada, que permite publicar y compartir datos y documentos de acuerdo con las normas del sector. De este modo, es posible la gestión de los Digital Twin, gracias a una tecnología que se basa en una integración dinámica y bidireccional entre el sistema openBIM^® y el sistema GIS. En particular, la plataforma integra dinámicamente modelos y procesos openBIM^® con mapas, escenas y funciones GIS (ArcGIS^® de Esri) para construir y gestionar Digital Twin Geoespaciales sin límites dimensionales. Además, el sistema ofrece un entorno unificado en el que ver los objetos de análisis individuales en un contexto geoespacial detallado, integrando la plataforma de gestión openBIM de manera transparente al GIS, sin importación de datos. Es posible gestionar modelos IFC/openBIM^®, BIM/3D, nubes de puntos, mallas texturizadas, etc. geolocalizados e integrados con el GIS.

Integración de modelos openBIM, mapas, escenas y funciones GIS

El Modelo Operativo Pozzuoli ha sido diseñado para enriquecer el GIS con información geométrica y datos (BIM, IoT, FM, etc.) de edificios e infraestructuras para una representación digital completa del entorno construido.

Mira la entrevista al Prof. Luigi Petti para profundizar en el desarrollo y la implementación del Modelo Operativo Pozzuoli y su enfoque multiescalar y multinivel basado en modelos digitales usBIM.geotwin.

Referencias

[1] El Ayuntamiento de Pozzuoli, bajo la dirección del Alcalde, ing. Luigi Manzoni, ha formalmente iniciado y promovido el «Modelo Operativo Pozzuoli». La responsabilidad principal para la gestión estratégica y la coordinación ejecutiva de esta iniciativa cívica ha sido atribuida a las oficinas dirigidas por el Director arch. Agostino di Lorenzo, quien cuenta con la contribución profesional de un equipo interno cualificado, compuesto por la dott.ssa Maria Cristina Gioia, la dott.ssa Vittoria Scotto Rosato y el arch. Nicola Manzo.

[2] El Laboratorio EDIL-TEST S.r.l., www.ediltest.it es uno de los primeros Laboratorios Autorizados por el Ministerio de Obras Públicas según el art. 20 de la Ley 1086/71, se constituyó en 1977 y actualmente cuenta con concesión ministerial según el artículo 59 del DPR 380/2001 y autorización según la Circular 633/STC del 03/12/2019. El Laboratorio a lo largo de los años ha prestado sus servicios para obras públicas de interés nacional, Coliseo, Certosa di Padula, Basílica de S. Francesco D’Assisi, Iglesia de S. Anna di Pietrelcina, Certosa di San Giacomo en Capri, Torres Morandi de Messina, Tribunal de L’Aquila, Viaducto Rio Faldo y Rio Gamberi (Autopistas para Italia).

[3] El prof. Luigi Petti, docente en la Universidad de Estudios de Salerno https://docenti.unisa.it/004657/home, enseña, entre otras cosas, MONITOREO E INSPECCIÓN DE LAS OBRAS DE ARTE VIAL. Es responsable de numerosas actividades de investigación y/o servicios para la vigilancia, el monitoreo, la AUDITORÍA y el análisis de riesgo de estructuras y sistemas complejos, tales como SS691, Raccordo Autostradale RA02, Autopista A3, Tangencial de Nápoles, Parques Arqueológicos de Paestum y Velia, Parque Arqueológico de Pompeya, Centro histórico de Palermo, Área Porta Ovest Salerno, además del análisis de estructuras complejas como, por ejemplo, los componentes DIVERTORE del proyecto DEMO (EUROFUSION). Participa en los trabajos del grupo de trabajo UNI/CT 021/GL08 “Monitoreo de las estructuras”. www.lacelab.net

[4] Dewesoft es una empresa que proporciona herramientas de medición y testing cuya sede madre se encuentra en Eslovenia, https://dewesoft.com/it. El diseño, la realización y el testing se llevan a cabo directamente en la casa matriz; la calibración de los sistemas se realiza en laboratorios internos certificados según los estándares ISO 9001 e ISO 17025. Los campos de aplicación principales son el industrial, el automovilístico, el aeroespacial, el acústico, el civil y el eléctrico. La instrumentación plug and play ofrece la posibilidad de crear sistemas de análisis complejos, pero al mismo tiempo fáciles de configurar, con una alta precisión y exactitud, y el software de adquisición puede ser utilizado para el análisis de datos en «tiempo real» o en post adquisición.

[5] Petti, L.; Lupo, C.; De Gaetano, C.M. Un “Marco Metodológico para la Vigilancia de Puentes”. Appl. Sci. 2023, 13, 4975. https://doi.org/10.3390/app13084975

[6] Zuchtriegel, G.; Petti, L.; Calvanese, V.; De Gaetano C.M.; Lupo, C.; Spinosa A.; Zambrano, A., “El modelo de gestión sostenible de Pompeya”, e-Journal Pompei, 2024, https://pompeiisites.org/wp-content/uploads/28_E-Journal-The-Pompeii-sustainable-management-model-2.pdf

[7] Petti, L.; Lupo, C.; D’Angelo, T.; Dallocchio, P.; Guizzetti, D., “Una Estrategia de Monitoreo Innovadora de Templos Antiguos hechos de Estructuras de Bloques Rígidos”, Sciencedirect Procedia Structural Integrity 64 (2024) 637–644, 2452-3216 © 2024, ELSEVIER