¿Qué implican la integridad y el envejecimiento de las estructuras?
La integridad estructural se relaciona con la habilidad de una estructura o componente estructural para desempeñar correctamente la función para la que ha sido diseñado sin presentar fallos.
Frecuentemente, durante el ciclo de vida de una estructura resulta necesario determinar si la misma permanece en condiciones adecuadas y seguras para continuar en servicio; para evaluar la integridad estructural es necesario realizar una valoración.
Por su parte, el envejecimiento es una característica inherente de la naturaleza. No obstante, es un término que se ha empezado a emplear de una forma relativamente reciente en el ámbito de la ingeniería, y en particular de la ingeniería estructural.
Pero resulta imprescindible comenzar a hablar ampliamente de ello para poder ponerle remedio y adelantarse a sus consecuencias, pues genera grandísimos costes económicos; además de los potenciales costes sociales, ambientales y económicos derivados que suponen para la sociedad en caso, por ejemplo, de accidente o de necesidad de reemplazo total de una estructura.
En este sentido, resulta imprescindible definir el término ‘envejecimiento estructural’. No obstante, en la bibliografía existente no es fácil encontrar una definición clara e inequívoca del mismo.
La RAE define ‘envejecimiento’ como “acción y efecto de envejecer o envejecerse” y el verbo ‘envejecer’, dicho de un material como “perder sus propiedades con el paso del tiempo”.
Por tanto, se puede entender el ‘envejecimiento estructural’ como el conjunto de cambios y deterioros en las estructuras y los materiales que las componen producidos por la acción del paso del tiempo en un determinado ambiente y uso.
Durante su tiempo de vida en servicio, una estructura se encuentra expuesta a las acciones meteorológicas y climatológicas del ambiente, a cargas y sobrecargas, así como otro tipo de acciones no previstas (por ejemplo, choques de vehículos, caídas de árboles, etc.), que las van debilitando, y causan o aceleran tal envejecimiento, con sus consecuentes deterioros y aumento de probabilidad de fallo estructural.
En el caso del hormigón: aparición de fisuras, oxidación del acero y fisuración debida a la fatiga, conduciendo esta última a una rotura repentina tras un número determinado de ciclos de carga. A este respecto, cabe señalar que la ubicación y la exposición de las estructuras son factores determinantes en su envejecimiento.
La gráfica que aparece a continuación muestra la evolución de la probabilidad de fallo estructural a lo largo del tiempo.
Como puede observarse, al inicio, coincidiendo con la construcción y primeros años de vida, hay una alta probabilidad de fallo debido a posibles acciones imprevistas durante la obra y/o vicios ocultos que se suelen manifestar en esta fase inicial; seguida por un periodo de reposo, durante el cual, si el diseño y control de ejecución del proyecto y de la ejecución del mismo se ha realizado correctamente y la construcción se ha monitorizado adecuadamente y sin incidentes, la probabilidad de fallo debería ser casi nula (exceptuando eventos imprevistos); pasado dicho periodo, la probabilidad de fallo vuelve a aumentar debido al deterioro de los materiales y sigue haciéndolo hasta el final de su vida útil.
Con todo ello, resulta evidente que la monitorización, entendida como el conjunto de medidas destinadas a controlar el comportamiento de una estructura, tanto durante su construcción y primeros años de vida, donde la probabilidad de fallo suele ser alta, como a lo largo de un periodo de tiempo de forma continuada, resulta clave para detectar y corregir los deterioros causados por el envejecimiento estructural y otros factores que puedan afectar su integridad.
Esto se debe a que dicha monitorización permitirá tener controlada la estructura, de modo que en cuanto el problema aparezca se detectará y se podrá corregir, volviendo de nuevo a una probabilidad de fallo muy baja, pudiendo así extender la vida útil, por intervención temprana antes de que el deterioro progrese, y logrando con ello contar con estructuras más seguras.
Por otra parte, de la gráfica anterior se deduce que, en determinados casos, las fases de construcción suelen ser críticas para las estructuras, por lo que, realizando una adecuada monitorización de dicho periodo se controlará mucho mejor dicho proceso constructivo, permitiendo conocer cualquier desviación respecto a los resultados teóricos y, de esta forma, reducir significativamente la probabilidad de fallo en esta fase.
Además, la monitorización de esta fase de construcción permitirá conocer el estado real de la estructura al inicio de su vida útil, para tener una referencia y facilitar así el seguimiento posterior.
Adicionalmente, esta vigilancia, relacionada con la disminución del riesgo, influye en las pólizas de seguros. La monitorización estructural anticipa los problemas, lo cual aumenta la confianza de las compañías de seguros, por lo que se pueden plantear optimizaciones de coste de las primas establecidas por las aseguradoras.
