Monitoreo de vibración, aceleración, inclinación, temperatura, humedad y deformación en puentes y edificaciones — con un módulo complementario para vigilar el curado del concreto durante la construcción. Una propuesta técnica para anticipar el daño estructural antes de que aparezca.
El proyecto propone un sistema de monitoreo de salud estructural (Structural Health Monitoring) orientado a puentes y edificaciones, tanto en servicio como en construcción. Integra una unidad ESP32-S3 con pantalla táctil, un acelerómetro triaxial de precisión industrial, sensores de inclinación, temperatura, humedad y deformación, y transmite los datos por WiFi hacia una aplicación de análisis que visualiza el estado de la estructura y genera alarmas automáticas ante comportamientos anómalos.
Combina ingeniería civil, electrónica, programación embebida, comunicaciones IoT y análisis de datos, con un objetivo concreto: ofrecer una alternativa técnica accesible frente a los sistemas comerciales de SHM, cuyo costo suele limitar su uso a las obras de mayor envergadura — dejando sin monitoreo a la mayoría de la infraestructura de mediana escala en Latinoamérica y España.
El monitoreo de salud estructural permite detectar de forma temprana daños, fatiga, asentamientos o cambios en la rigidez de una estructura, antes de que se conviertan en fallas visibles. Los sistemas comerciales existen, pero su costo por punto de monitoreo suele limitarlos a las grandes infraestructuras.
Este proyecto demuestra que, combinando microcontroladores modernos de bajo costo, sensores MEMS de calidad industrial y análisis de datos, es posible construir un sistema funcional y escalable, significativamente más accesible — aplicable tanto a estructuras terminadas como a estructuras en pleno proceso constructivo.
Objetivo general — diseñar e implementar un sistema de bajo costo, basado en ESP32-S3, capaz de medir, transmitir y analizar variables estructurales y ambientales clave, generando alertas automáticas ante comportamientos fuera de rango normal.
El sistema se organiza en cuatro capas: sensores, adquisición y procesamiento embebido (ESP32-S3), comunicación WiFi, y análisis/visualización/almacenamiento en una aplicación de escritorio. Cada nodo puede operar de forma autónoma y notificar de inmediato ante una alarma.
Una aplicación de escritorio recibe los datos de uno o varios nodos, los almacena en una base histórica y presenta un panel con el estado de cada punto de monitoreo, tendencias, espectros de vibración y alarmas activas. Además de los umbrales definidos por el ingeniero responsable, un módulo de análisis de datos detecta patrones anómalos que combinan varias variables a la vez — vibración, inclinación, temperatura — mediante análisis espectral y modelos de detección de anomalías.
Durante la etapa constructiva, el sistema puede reconfigurarse como monitor de curado: los sensores de temperatura y humedad se instalan junto al elemento de concreto recién colado y registran su evolución en el tiempo. Con esos datos, la aplicación genera una curva de evolución del curado basada en el concepto de madurez del concreto, mostrando cómo las condiciones reales de obra afectan el desarrollo de resistencia frente a las condiciones ideales de diseño.
Esto permite decidir con datos reales — y no solo con un plazo fijo de días — cuándo un elemento alcanzó la resistencia necesaria para desencofrar o ponerse en carga, además de detectar si algún elemento se cargó de más o sufrió un movimiento anómalo mientras la estructura aún no tenía su rigidez de diseño.
Una vez instalada y verificada como sana, la estructura registra un período de referencia — su comportamiento "normal" particular. Ante cualquier evento posterior (sismo, impacto, sobrecarga, o simplemente el paso del tiempo), los nuevos datos se comparan estadísticamente contra esa línea base, corrigiendo primero por temperatura para no confundir dilatación térmica con daño real.
El sistema identifica de forma objetiva y continua cuándo el comportamiento se apartó de su condición sana conocida — la decisión final sobre reparaciones siempre corresponde a un ingeniero estructural con inspección presencial, apoyado en estos datos objetivos. Estructuras críticas como viaductos y puentes elevados requieren varios nodos distribuidos en los puntos de mayor esfuerzo, definidos según el cálculo estructural de cada caso.
El desarrollo y las pruebas se validan primero sobre una placa de desarrollo con pantalla táctil integrada. El dispositivo que se instala de forma permanente en una estructura real requiere un empaquetado distinto — orientado a resistencia ambiental (gabinete IP65/IP67), alimentación autónoma y bajo mantenimiento — pero ejecuta exactamente el mismo firmware, ya validado en laboratorio antes de migrar al módulo de campo.
El proyecto demuestra la viabilidad técnica de un sistema de monitoreo de salud estructural funcional, escalable y de bajo costo, combinando ingeniería civil, electrónica, programación y ciencia de datos. El resultado es un enfoque práctico para la prevención de fallas y la optimización de decisiones de obra basadas en datos reales — tanto en estructuras en servicio como durante su propia construcción.
